Tai problema, kuri mokslininkus vilioja šimtmetį. Tačiau JAV Energetikos departamento (DoE) Matteo Bucci gavo 625,000 išskirtinį ankstyvos karjeros apdovanojimą. , Branduolinio mokslo ir inžinerijos katedros (NSE) docentas, tikisi, kad bus arti atsakymo.
Susiekite su verdančia krize
Nesvarbu, ar kaitinate puodą vandens makaronams, ar projektuojate branduolinius reaktorius, vienas reiškinys – virimas – yra gyvybiškai svarbus norint efektyviai vykdyti abu procesus. „Virimas yra labai efektyvus šilumos perdavimo mechanizmas; tai būdas pašalinti didelius šilumos kiekius nuo paviršiaus, todėl jis naudojamas daugelyje didelio galingumo tankio įrenginių“, – sako Bucci. Pavyzdinis naudojimo atvejis: branduoliniai reaktoriai.
Neprofesionaliam žmogui virti atrodo paprasta – susidaro burbuliukai ir sprogsta, pašalindami šilumą. Bet ką daryti, jei susidaro ir susilieja tiek daug burbuliukų, kad jie sudaro garų juostą, kuri neleidžia toliau perduoti šilumos? Tokia problema yra žinoma ir vadinama verdančia krize. Tai sukeltų karštį ir branduolinių reaktorių kuro strypų gedimą. Taigi „supratimas ir nustatymas, kokiomis sąlygomis gali kilti virimo krizė, yra labai svarbu kuriant efektyvesnius ir ekonomiškesnius branduolinius reaktorius“, – sako Bucci.
Ankstyvas darbas dėl virimo krizės datos beveik prieš šimtmetį, iki 1926. Ir nors buvo atlikta daug darbo, „akivaizdu, kad neradome atsakymo“, – sako Bucci. Verdanti krizė tebėra iššūkis, nes nors modelių gausu, buvo sunku išmatuoti susijusius reiškinius, siekiant įrodyti ar paneigti šiuos modelius. „[Virimas] yra procesas, kuris vyksta labai, labai mažu mastu ir labai, labai trumpai“, – sako Bucci. „Negalime to stebėti tiek detalių, kiek reikia, kad suprastume, kas iš tikrųjų vyksta, ir patvirtintume hipotezes.“
Tačiau pastaruosius kelerius metus Bucci ir jo komanda kūrė diagnostika, galinti išmatuoti su virimu susijusius reiškinius ir taip pateikti labai reikalingus atsakymus į klasikinę problemą. Diagnostika pagrįsta infraraudonųjų spindulių termometrija ir technika, naudojant matomą šviesą. „Manau, kad derindami šiuos du metodus būsime pasirengę atsakyti į nuolatinius klausimus, susijusius su šilumos perdavimu, galime išeiti iš triušio duobės“, – sako Bucci. JAV DoE Branduolinės energijos projektams skirta dotacija padės šiam ir kitiems Bucci moksliniams tyrimams.
Idiliška itališka vaikystė )
Sudėtingų problemų sprendimas nėra nauja sritis Bucci, kuris užaugo mažame Città di Castello miestelyje netoli Florencijos, Italijoje. Bucci mama buvo pradinės mokyklos mokytoja. Jo tėvas turėjo mašinų dirbtuvę, kuri padėjo plėtoti Bucci mokslinę kryptį. „Vaikystėje man labai patiko LEGO. Tai buvo aistra“, – priduria jis.
Nepaisant to, kad Italija per savo formavimosi metus smarkiai atsitraukė nuo branduolinės inžinerijos, ši tema sužavėjo Bucci. Darbo galimybės šioje srityje buvo neaiškios, tačiau Bucci nusprendė įsigilinti. „Jei man reikia ką nors daryti visą likusį gyvenimą, tai taip pat gali patikti man, – juokauja jis. Bucci studijavo Pizos universitete branduolinės inžinerijos bakalauro ir magistrantūros studijose.
Jo susidomėjimas šilumos perdavimo mechanizmais įsitvirtino doktorantūros studijų metu – šio tyrimo dalyko jis nagrinėjo Paryžiuje „French Alternative“. Energijos ir atominės energijos komisija (CEA). Būtent ten kolega pasiūlė dirbti su verdančio vandens krize. Šį kartą Bucci atkreipė dėmesį į NSE MIT ir susisiekė su profesoriumi Jacopo Buongiorno, kad paklaustų apie mokslinius tyrimus institucijoje. Bucci turėjo surinkti lėšų CEA, kad galėtų atlikti tyrimus MIT. Jis atvyko likus vos kelioms dienoms iki Bostono maratono sprogimo 2013 su bilietu į abi puses. Tačiau Bucci liko nuo to laiko ir tapo mokslininku, o vėliau NSE docentu.
Bucci prisipažįsta, kad pirmą kartą atvykęs į MIT sunkiai prisitaikė prie aplinkos, bet dirba. ir draugystė su kolegomis – NSE atstovus Guanyu Su ir Reza Azizianą jis laiko geriausiais draugais – padėjo įveikti ankstyvus rūpesčius.
Dirbtinio intelekto integracija
Be virimo diagnostikos, Bucci ir jo komanda ieško būdų, kaip integruoti dirbtinį intelektą ir eksperimentinius tyrimus. Jis įsitikinęs, kad „pažangios diagnostikos, mašininio mokymosi ir pažangių modeliavimo įrankių integracija žydės po dešimtmečio“.
Bucci komanda kuria autonominę laboratoriją, skirtą virimo šilumos perdavimo eksperimentams. Vykdant mašininį mokymąsi, sąranka nusprendžia, kuriuos eksperimentus vykdyti pagal komandos priskirtą mokymosi tikslą. „Mes suformuluojame klausimą ir mašina atsakys optimizuodama eksperimentų tipus, kurių reikia norint atsakyti į šiuos klausimus“, – sako Bucci. „Aš nuoširdžiai manau, kad tai yra kita virimo riba“, – priduria jis.
„Kai lipi į medį ir pasieki viršūnę, supranti, kad horizontas yra daug platesnis ir gražesnis“, – sako Bucci apie savo uolumą tęsti daugiau šios srities tyrimų. Net ir siekdamas naujų aukštumų, Bucci nepamiršo savo kilmės. Minint Italijoje 1990 surengtą pasaulio futbolo čempionatą, jo namuose ir biure didžiulę vietą užima daugybė plakatų, kuriuose demonstruojama futbolo aikštė, įrengta Romos Koliziejuje. Alberto Burri sukurti plakatai turi sentimentalią vertę: (dabar jau miręs) italų menininkas taip pat kilęs iš Bucci gimtojo miesto Città di Castello.
2013
