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    Metodología para descubrir principios comunes que gobiernan sistemas complejos

    La mesociencia se centra en la complejidad en un amplio espectro de sistemas. Crédito:HUANG Wenlai

    Puede quejarse de la imprevisibilidad del clima que arruinó sus vacaciones, o preocuparse por si su trabajo será asumido por robots altamente inteligentes en un futuro cercano, o si la planta química cercana a su residencia es lo suficientemente segura, pero es posible que no se dé cuenta de que estos problemas aparentemente no relacionados pueden compartir una solución profundamente arraigada en una ciencia emergente.

    De hecho, Los científicos de diversas áreas han estado desconcertados durante mucho tiempo por misteriosos eslabones perdidos en sus cadenas de conocimiento. No importa cuánto sepan sobre los detalles de los sistemas que estudian y qué tan familiarizados estén con el comportamiento de estos sistemas, saben poco acerca de las complejas estructuras que suelen estar presentes en la escala entre todo el sistema y sus elementos. Estas estructuras pueden incluir tornados violentos, extrañas redes neuronales, patrones de reactivos fluctuantes, o muchos otros. Asombrosamente, Las estructuras en áreas aparentemente no relacionadas muestran complejidades intrigantes con similitudes subyacentes.

    Describiendo, pronosticar y manipular tal complejidad es un gran desafío en casi todas las disciplinas científicas y es el cuello de botella en la industria. ¿Hay alguna manera de romper una nuez tan dura?

    Los científicos chinos están buscando respuestas y pueden haber encontrado una herramienta poderosa. Ellos tienen, por primera vez, desarrolló el concepto de "mesociencia", una metodología para descubrir principios comunes que gobiernan toda esa complejidad.

    Los modelos y paradigmas computacionales derivados de la mesociencia han tenido éxito en la ingeniería química y han sido rápidamente adoptados por empresas de todo el mundo. incluyendo TOTAL, BASF, Cascarón, BP, Sinopec, PetroChina, Baosteel y Unilever, para nombrar unos pocos.

    Sin embargo, La mesociencia ofrece un amplio potencial más allá del campo de la ingeniería química. "La mesociencia se considera un enfoque general para abordar varios sistemas complejos en el mundo real y tiene un futuro sin precedentes, "dijo LI Jinghai, miembro de la Academia China de Ciencias, quien propuso el concepto.

    La mesociencia atrae cada vez más la atención de la comunidad científica mundial. Más de 30 científicos destacados de EE. UU. REINO UNIDO, Australia, Porcelana, Alemania, Francia, Suiza, Italia, y Hungría se han asociado en Beijing para una reunión de tres días del 27 al 29 de mayo para centrarse en el desarrollo futuro y la aplicación de este nuevo concepto. Los participantes son de muchas disciplinas diferentes, incluida la química, matemáticas, psicología, e ingeniería química, etc. Muchos de ellos son miembros o becarios de prestigiosas organizaciones científicas nacionales, así como investigadores industriales.

    Nuevo, están surgiendo materiales desafiantes con funcionalidades superiores y, a menudo, múltiples, como los materiales de la batería, tintas de impresión, catalizadores, cosméticos o formulaciones farmacéuticas. "Este tipo de materiales deben formularse en diferentes niveles que van desde la escala molecular hasta las partículas en el régimen de micro-tamaño, "dijo Bernd Sachweh, vicepresidente de Ingeniería Química y de Procesos Asia de BASF. "Para lograr las propiedades deseadas, los parámetros clave del proceso y la reacción a menudo deben controlarse, especialmente en la mesoescala ".

    Cualquier objeto grandes o pequeños, desde una partícula elemental hasta una galaxia, pueden actuar como un elemento para formar un sistema con muchos de esos elementos. La complejidad de mesoescala existe ampliamente y la mesociencia se puede aplicar ampliamente, así como. Es por eso que puede ayudar a resolver problemas que no se resuelven con los métodos tradicionales.

    Vemos el mundo desde la microescala hasta la macroescala. Las teorías tradicionales se han utilizado para abordar problemas de macro o microescala, dividiendo así a los científicos en los dos campos del holismo y el reduccionismo. Sin embargo, hay brechas desconocidas entre los elementos individuales y el comportamiento del sistema, como se refleja en el dicho:"El todo es mayor que la suma de sus partes". El punto clave está en la mesoescala, o interacciones entre elementos del sistema.

    "[Mesoscience] proporciona principios comunes a considerar en CyT para responder a grandes desafíos con soluciones de investigación avanzadas de alto nivel, ", dijo la profesora Augusta Maria Paci del Consejo Nacional de Investigación de Italia.

    La Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China inició un importante programa de investigación en 2002 llamado "Mecanismo y manipulación de mesoescalas en procesos de reacción multifase". El programa ha durado cinco años y la financiación total ha alcanzado los 200 millones de RMB.

    "La mesociencia no solo tiene implicaciones científicas de gran alcance, sino también una gran importancia industrial, "dijo GE Wei, director de la División de Investigación en Mesociencia del Instituto de Ingeniería de Procesos, Academia china de ciencias. "Se ha descubierto que es clave para abordar los problemas de escala duraderos que se encuentran entre los aparatos de laboratorio y las instalaciones comerciales".

    "Este enfoque debe adoptarse no solo en la investigación científica, sino también en la formación de la próxima generación, "dijo la profesora Raffaella Ocone, Miembro de la Real Academia de Ingeniería. Sin embargo, "se requiere más trabajo en esta área para influir en la comunidad científica en general, "dijo Robin Batterham, ex presidente de la Academia Austriaca de Ciencias Tecnológicas e Ingeniería.

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