Навука!

Адна з дзіўных рэчаў у агітацыі на дзяржаўныя пасады заключаецца ў тым, што ваша жыццё абавязкова зводзіцца да мноства саўнд-бэйтаў. Яны не памыляюцца - але яны далёкія ад завяршэння. І вялікі аб'ём грамадскіх заняткаў і абмежаваны час на ўзаемадзеянне адзін на адзін абцяжарвае адказы на падрабязныя пытанні з тым багаццем, якое яны заслугоўваюць. Асабліва гэта тычыцца адказаў, якія патрабуюць дэталізацыі і нюансу, якія могуць пакласці палову любой аўдыторыі спаць.

Маючы гэта на ўвазе, вось намаганні адказаць на адно з пытанняў, якія мне часта задаюць, але рэдка ўдаецца адказаць поўнасцю. "Што вы рабілі, калі працавалі навукоўцам? А што наконт гэтага досведу актуальна для сядзячага члена Кангрэса? "

7 гадоў вучонага

Падчас майго старэйшага года ў каледжы, разглядаючы варыянты кар'еры, я ведаў дзве рэчы. Па-першае, я любіў свае асноўныя (малекулярная біялогія і біяхімія), і асабліва мае заняткі па генетыцы, малекулярнай біялогіі і арганічнай хіміі. Двое, у адрозненне ад усіх астатніх у маёй маёрцы, я не хацеў быць урачом. Такім чынам, я пачаў халодна называць кіраўнікоў кампаніі ў любой кампаніі, якую я мог бы знайсці, як быццам бы яны маглі заняць такіх, як я. (Абрыд моладзі!) Жменька, якая прыняла мой званок, пагадзілася, што ступень бакалаўра неабходная, але недастатковая. Мне трэба было б пайсці на атрыманне вышэйшай ступені, калі б я хацеў калі-небудзь атрымаць значную працу ў гэтай галіне. А яшчэ мне трэба было б атрымаць практычны досвед працы ў рабочай лабараторыі, перш чым я змагу забяспечыць любое значэнне для сваіх фірмаў.

Гэта парада прывяла мяне да маёй першай працы ў медыцынскай школе Тафтса ў лабараторыі доктара Бары Голдзіна. Ён і яго калега выявілі новы від бактэрый, цесна звязаны з бактэрыямі, якія выкарыстоўваюцца для вырабу кефіру. Яны выявілі, што пры даданні ў ежу пацукоў як прабіётыкі, здавалася, яны змяняюць выпрацоўку пацукоў пэўных гармонаў, якія асобна былі знойдзены для зніжэння рызыкі рака. Доктар Голдзін спецыяльна засяродзіўся на здольнасці гэтай харчовай дабаўкі ўплываць на маркеры рака тоўстай кішкі і малочнай залозы.

Па-першае, мы ўсё яшчэ знаходзіліся ў фазе выпрабаванняў на жывёл, і мая задача складалася ў кіраванні даволі вялікай папуляцыяй лабараторных пацукоў на двух розных дыетах, а затым падлічыць і вымераць параўнальную частату і памер пухліны тоўстай кішкі ў кожнай. Для даследавання рака малочнай залозы мы перайшлі на выпрабаванні на людзях і сабралі вялікую колькасць жанчын, якія добраахвотна адкарэктавалі свой рацыён для нашых даследаванняў, а потым прыехалі ў лабараторыю, каб даць нам пробы мачы, крыві і кала.

[Кароткі перапынак ад навуковай размовы, каб папрасіць вас разгледзець маё нягожае становішча як адзінокага чалавека ў Бостане ў 20-я гады, спрабуючы адказаць "так, што вы робіце для працы?" пытанне, як я працаваў у сцэне бара Boylston St. "Акрамя эўтаназіі пацукоў я збіраю ўзоры кала, мачы і крыві ў жанчын да і пасля клімаксу!" была не такая эфектыўная, як вы маглі б падумаць.]

У той час як я шмат чаму навучыўся "рабіць" навуку за гэтыя два гады, я таксама даведаўся пра нешта большае пра сам працэс навукі. Навука, якую вы чытаеце ў падручніках, распавядае гісторыю адваротна. "Вось тэорыя эвалюцыі Дарвіна, і гэта ён зразумеў." "Вось тэорыя радыеактыўнасці Марыі Кюры і вось як яна высветліла гэта." Але навука на практыцы рухаецца ў іншы бок. Паўсядзённая праца навуковых даследаванняў - гэта нашмат больш сур'ёзная гісторыя фальшывых стартаў, няўдалых гіпотэз, няправільных няспраўнасцей абсталявання, нявырашаных загадак і тупікоў. Гэта адначасова прыземлена і займальна, стомна і дакладна. І гэта праца, якая залежыць ад мноства маладых, разумных, вельмі метадычных людзей, якія будуць класці ў гадзіны працы па збору гігабайт дадзеных, якія кандыдат філасофіі. Кіраванне лабараторыяй можа спадзявацца за адзін дзень і выявіць нейкую раней незаўважаную карціну. Я атрымліваў задавальненне ад сваіх калег і працы, але праз 2 гады я быў гатовы ісці далей.

Такім чынам, я працягнуў аспірантуру ў Дартмутскім каледжы, каб атрымаць дыплом з доктарам Лі Ліндам. Лі на працягу многіх гадоў быў у авангардзе даследаванняў цэлюлознага этанолу. Этанол - гэта, вядома, рэчы, якія робяць піва цікавым. Гэта таксама кіслароднае паліва, актанавы ўзмацняльнік і ўсё больш важная частка амерыканскай аўтамабільнай паліўнай сеткі. У Амерыцы ён вырабляецца галоўным чынам з кукурузы і выклікаў вялікую колькасць экалагічных і эканамічных праблем з-за інтэнсіўнасці ўгнаенняў кукурузы як ураджаю і эканамічных праблем, звязаных з змешваннем нашых ланцугоў харчавання і паліва.

Працэс вырабу этанолу не складаны. Людзі высветлілі, як зрабіць гэта больш за 2000 гадоў таму, і асноўная ідэя ўсё яшчэ тая, незалежна ад таго, выкарыстоўвалася яна ў мудрагелістым французскім вінзаводзе альбо ў самай бруднай падвальнай кампазіцыі. Атрымаеце салодкую ваду. Дадайце дрожджы. Вокладка. Пачакайце, пакуль бурбалка спыніцца. Вуаля. Праблема з пункту гледжання паліва заключаецца ў тым, што салодкая вада (будзь то ў вінаградным соку, патацы, кукурузным пюрэ ці соладавым ячмені) даволі дарагая за адзінку энергіі. Увогуле, таму традыцыйна выраблены этанол складана канкурэнтаздольны з бензінам.

Уяўленне Лі было, што цукар у прыродзе існуе ў некалькіх формах. Ён можа быць у свабодных малекулах (думайце, цукровы цукар). Ён можа быць накручаны ў доўгія «поліцукрыдныя» ланцугі, як крухмал (думаю, бульба). Ці ён можа быць арганізаваны ў больш шчыльна звязанай крышталічнай структуры, як цэлюлоза (думаюць, дрэва). Расліны, натуральна, робяць гэтыя злучэнні як спосаб захоўвання цукру. Грыбкі і бактэрыі, якія жывуць на лясным дне (альбо ў кампостных кучах), ператварыліся ў расшчапленне гэтых складаных злучэнняў у цукар, які яны потым пераварваюць для атрымання энергіі. І наогул, чым складаней хімічная структура, тым танней сыравіна. Такім чынам, калі б мы змаглі распрацаваць сістэмы закісання, якія выкарыстоўвалі бактэрыі ў кампостных ямах замест дрожджаў харчовых прадуктаў, мы маглі б значна пашырыць патэнцыял для выкарыстання этанолу, практычна без эканамічных і экалагічных праблем, звязаных з этанолам на аснове кукурузы.

Мая праца? Паспрабуйце прымусіць рэактары працаваць. У прыватнасці, у той час як у нас былі добрыя сістэмы для ператварэння драўніны ў этанол, канцэнтрацыі, якія мы зрабілі, былі занадта нізкімі, каб быць эканамічна даступнымі. Папярэднік у лабараторыі (Суніта Баскаран) паказаў, што нашы абмежаванні звязаны з тым, што нашы бактэрыі складалі адну малекулу воцатнай кіслаты для кожнай малекулы этанолу. Паколькі кіслата ў рэшце рэшт знізіла рН нашых рэактараў, нам давялося дадаваць з'едлівы эфект, каб не забіць нашых бактэрый, альбо ў выглядзе гідраксіду калія, альбо гідраксіду натрыю. Уяўленне Суніты заключалася ў тым, што ў той час як мы маглі павялічыць вытворчасць, дадаючы з'едлівы, у канчатковым выніку ўзровень натрыю і / або калія сам па сабе стаў таксічным. Гэта стала адпраўной кропкай для майго ўласнага даследавання.

У прыватнасці, я паспрабаваў замяніць каўстычныя растворы натрыю і гідраксіду калія, якія звычайна нерастваральныя. Гэта дазволіла б нам уводзіць у наш рэактар ​​вялікія аб'ёмы (у цвёрдай фазе) рэчывы, якія раствараліся б толькі па меры неабходнасці нейтралізацыі кіслаты, але потым выпадуць у асадак як карбанатныя злучэнні цвёрдай фазы. Хімія тут менш важная, чым механічнае ўздзеянне: тое, што было ў рэактары, дзе вадкасці паступалі, змешваліся, а потым выліваліся, цяпер быў рэактарам, куды вадкасці і цвёрдыя рэчывы паступалі, рэзаліся разам, а потым прыйшлося выдаляць без канцэнтрацыі ўсіх цвёрдых рэчываў. на дне пасудзіны. Праблема біялогіі стала праблемай хіміі, стала праблемай машынабудавання.

Ці атрымалася? Накшталт. Але праблемы са змешанай фазай вадкасцях у рэальным свеце апынуліся нашмат цяжэй, чым на паперы. Лініі падачы забіваліся, а помпы зашчымлілі значна часцей, чым раней, і кожны рамонт уносіў у ферментатар патэнцыяльнае забруджванне. І кожны забруджаны ферментатар каштаваў дадзеныя за 2 тыдні. (З тых часоў лабараторыя Лі вырашыла гэтую праблему шляхам генетычнай мадыфікацыі бактэрый, каб выбіць іх кіслародныя шляхі.) Аднак я паступова стаў больш цікавіцца іншай праблемай - а менавіта тым, што ў той час як нізкі кошт цэлюлозных матэрыялаў робіць іх прывабнымі ў якасці сыравіны На рынках паліва працэсы пераўтварэння, як вядома, неэфектыўныя па той простай прычыне, што 40–60% драўнянай стружкі не з'яўляецца цэлюлозай. Гэта як спрабаваць зрабіць вяршкі з суцэльнага малака - вы можаце зрабіць гэта, але калі вы таксама робіце што-небудзь са абястлушчаным малаком, гэта вельмі марнатраўна.

Гэта прымусіла мяне выдаткаваць асноўную магістарскую дысертацыю на распрацоўку дэталёвых і складаных камп'ютэрных мадэляў усяго працэсу вытворчасці этанолу, уключаючы дапаможную інфраструктуру, неабходную для атрымання цяпла і энергіі для працы гэтых установак. Мне ўдалося паказаць, што ў сапраўды інтэграванай энергетычнай устаноўцы мы можам выкарыстоўваць "марнаваную" частку драўніны для атрымання цяпла і электраэнергіі, неабходнай для працы ў цэлым. Больш за тое, калі мы дапусцім, што мы выкарыстоўваем тэхналогіі пераўтварэння цеплавой і электраэнергіі наступнага пакалення (гэтак жа, як і для тэхналогій вытворчасці этанолу), этанолавая ўстаноўка можа стаць чыстым вытворцам электраэнергіі ў электрасетку, акрамя вытворчасці паліва, ствараючы магчымасць істотнага паляпшэння агульнай эфектыўнасці паліва.

Пасля заканчэння мяне наняў Артур Д. Літл, дзе я далучыўся да групы, якая толькі што распрацавала тэхналогію па пераўтварэнні бензіну ў вадарод, які б знаходзіўся ў машыне. Каманда, якая распрацавала гэтую тэхналогію, ператвараецца ў асобны бізнес, у выніку чаго ADL ўзнікае з раптоўнай патрэбай у людзях, якія маюць досвед новых тэхналогій пераўтварэння электраэнергіі і паліва. Маё першае заданне - пабудаваць камп'ютэрную мадэль хіміі гарэння, якая ўключала цвёрдую фазу каталітычнага працэсу. Мне прыйшлося прайсці курс аварыйнага праграмавання на C ++, але спалучэнне шматфазных сістэм і камп'ютэрнага мадэлявання хімічных працэсаў выдатна падабралася там, дзе скончылася дысертацыя майстра. Наступныя праекты, уключаючы ацэнку вытворчых затрат на тэхналогіі наступных пакаленняў паліўных элементаў, удакладненне паваротных тэхналогій рухавікоў ("Wankel"), параўнальныя ацэнкі розных метадаў-гідрыду, свінцу і літыя-іённага акумулятара і шэраг задач для Урад Нідэрландаў ацэньвае розныя паліўныя ланцугі без вугляроду, у якія яны могуць патэнцыйна інвеставаць, каб забяспечыць нізкую цану і найчысцейшую будучыню Нідэрландаў.

Паступова мая роля стала больш стратэгічнай і менш навуковай, і калі я перайшоў з ADL ў 2000 годзе, каб стаць прадпрымальнікам, я фактычна паклаў сваю кар'еру на "цяжкую навуку" ззаду. Але не пазбегнуць некалькіх урокаў, якія паведамілі мне пра падыход да кожнай праблемы.

  1. Заўсёды сумнявайцеся ў сваіх гіпотэзах. Усе мы пакутуем ад перадузятасці пацверджанняў, але найбольш эфектыўны спосаб задаць найбольш цікавыя навуковыя праблемы - гэта працаваць пры ўмове, што вашы высновы няправільныя. Паспрабуйце даказаць, што яны памыляюцца, і вы раскрыеце ўсялякія цікавыя ўрокі, не ў апошнюю чаргу пра (звычайна вузкі) набор абставін, калі ваша тэорыя дакладная. Але калі вы толькі паспрабуеце даказаць свае тэорыі правільнымі, вы часта будзеце аслеплены ісцінай.
  2. Любая праблема, якую варта вырашыць, прадугледжвае вялікую рохканне. Там няма славы ў запаўненні табліц дадзеных, нумарацыі узораў тканін і ў узвядзенні бухгалтарскіх запісаў. Але калі гэтыя заданні не зроблены добра, вялікая карціна недаступная. Альбо самі рохкайце, інакш акружайце сябе добрымі людзьмі. І пераканайцеся, што яны ведаюць, што вы ведаеце, што ад іх залежыць (і шануеце!).
  3. Магчымасці сядзяць унутры праблем. Бегчы ад праблем эмацыйна лёгка. Апусканне ў іх складана - але часцей за ўсё апусканне аказваецца займальнымі магчымасцямі.
  4. Нарэшце, ведаць рэчы - весела. Паглыбіцца ў праблему, ачысціць лук і вызначыць першапрычыну - гэта адзіны спосаб, калі мы калі-небудзь вырашалі праблемы любой складанасці. Занадта шмат бізнесменаў, палітыкаў і няўдалых навукоўцаў трапляюць у фанаграмы і бясспрэчныя парадыгмы. Мы дасягаем поспеху як грамадства, калі капаем.

Шон Кастэн - дэмакратычны кандыдат на Кангрэс у 6-м акрузе Ілінойса. Каб даведацца больш пра Шона, наведайце www.castenforcongress.com.