U kunt klagen over de onvoorspelbaarheid van het weer dat uw vakantie heeft verpest, of je zorgen maken of je baan in de nabije toekomst zal worden ingenomen door zeer intelligente robots, of de chemische fabriek in de buurt van uw woning veilig genoeg is, maar je realiseert je misschien niet dat deze schijnbaar niet-gerelateerde problemen een oplossing kunnen delen die diep geworteld is in een opkomende wetenschap.

In feite, wetenschappers op verschillende gebieden staan ​​al lang voor raadsels over mysterieuze ontbrekende schakels in hun kennisketens. Hoeveel ze ook weten over de details van de systemen die ze bestuderen en hoe vertrouwd ze ook zijn met het gedrag van deze systemen, ze weten weinig over de complexe structuren die gewoonlijk aanwezig zijn op de schaal tussen het hele systeem en zijn elementen. Deze structuren kunnen gewelddadige tornado's omvatten, rare neurale netwerken, fluctuerende reactantenpatronen, of vele anderen. Verrassend genoeg, structuren in schijnbaar niet-verwante gebieden vertonen intrigerende complexiteiten met onderliggende overeenkomsten.

beschrijven, het voorspellen en manipuleren van dergelijke complexiteit is zeer uitdagend in bijna alle wetenschappelijke disciplines en is de bottleneck in de industrie. Is er een manier om zo'n harde noot te kraken?

Chinese wetenschappers zijn op zoek naar antwoorden en hebben mogelijk een krachtig hulpmiddel gevonden. Zij hebben, Voor de eerste keer, ontwikkelde het concept van "mesoscience" - een methodologie voor het ontdekken van gemeenschappelijke principes die al dergelijke complexiteit beheersen.

Modellen en computationele paradigma's die zijn afgeleid van de meso-wetenschap zijn succesvol gebleken in de chemische technologie en zijn snel overgenomen door bedrijven over de hele wereld, inclusief TOTAAL, BASF, Schelp, BP, Sinopec, PetroChina, Baosteel en Unilever, om er een paar te noemen.

Echter, mesoscience biedt een breed potentieel buiten het veld van de chemische technologie. "Mesocience wordt beschouwd als een algemene aanpak voor het aanpakken van verschillende complexe systemen in de echte wereld en heeft een ongekende toekomst, " zei LI Jinghai, lid van de Chinese Academie van Wetenschappen, die het concept voorstelde.

Mesoscience trekt steeds meer aandacht van de wetenschappelijke wereldgemeenschap. Meer dan 30 topwetenschappers uit de VS, VK, Australië, China, Duitsland, Frankrijk, Zwitserland, Italië, en Hongarije werken samen in Peking voor een driedaagse bijeenkomst van 27-29 mei om zich te concentreren op de toekomstige ontwikkeling en toepassing van dit nieuwe concept. De deelnemers komen uit veel verschillende disciplines, inclusief scheikunde, wiskunde, psychologie, en chemische technologie, enz. Velen van hen zijn lid of fellow van prestigieuze nationale wetenschappelijke organisaties, evenals industriële onderzoekers.

Nieuw, Er ontstaan ​​uitdagende materialen met superieure en vaak meerdere functionaliteiten, zoals batterijmaterialen, drukinkten, katalysatoren, cosmetica of farmaceutische formuleringen. "Dit soort materialen moeten op verschillende niveaus worden geformuleerd, variërend van moleculaire schaal tot deeltjes in het micro-regime, " zei Bernd Sachweh, vice-president Chemical &Process Engineering Asia van BASF. "Om de beoogde eigenschappen te bereiken, de belangrijkste proces- en reactieparameters moeten vaak worden gecontroleerd, vooral in de mesoschaal."

elk voorwerp, groot of klein - van een elementair deeltje tot een melkwegstelsel - kan fungeren als een element om een ​​systeem te vormen met veel van dergelijke elementen. Mesoscale complexiteit bestaat op grote schaal en mesowetenschap kan op grote schaal worden toegepast, ook. Daarom kan het helpen bij het oplossen van problemen die niet met traditionele methoden worden opgelost.

We zien de wereld van microschaal tot macroschaal. Traditionele theorieën zijn gebruikt om problemen op macroschaal of microschaal aan te pakken, dus wetenschappers verdelen in de twee kampen van holisme en reductionisme. Echter, er zijn onbekende hiaten tussen individuele elementen en systeemgedrag, zoals weerspiegeld in het gezegde:"Het geheel is meer dan de som der delen." Het belangrijkste punt ligt in de mesoschaal, of interacties tussen elementen van het systeem.

"[Mesoscience] biedt gemeenschappelijke principes om te overwegen in W&T om te reageren op grote uitdagingen met geavanceerde onderzoeksoplossingen op hoog niveau, " zei professor Augusta Maria Paci van de Nationale Onderzoeksraad van Italië.

De National Natural Science Foundation of China startte in 2002 een groot onderzoeksprogramma genaamd "Mechanism and Manipulation of Meso-Scales in Multi-Phase Reaction Processes". Het programma heeft vijf jaar geduurd en de totale financiering heeft 200 miljoen RMB bereikt.

"Mesowetenschap heeft niet alleen verreikende wetenschappelijke implicaties, maar ook een brede industriële betekenis, " zei GE Wei, directeur van de Mesoscience Research Division van het Institute of Process Engineering, Chinese Wetenschapsacademie. "Het is een sleutel gebleken om de langdurige schaalproblemen aan te pakken die zich voordoen tussen laboratoriumapparatuur en commerciële faciliteiten."

"Deze benadering moet niet alleen worden toegepast in wetenschappelijk onderzoek, maar ook in het opleiden van de volgende generatie, " zei professor Raffaella Ocone, Fellow van de Royal Academy of Engineering. Toch "is er meer werk nodig op dit gebied om de bredere wetenschappelijke gemeenschap te beïnvloeden, " zei Robin Batterham, voormalig voorzitter van de Austrilian Academy of Technological Science and Engineering.