Piles de combustible, filtració i dècades de col·laboració: una conversa amb Brian Wetton

Brian Wetton, de la Universitat de la Colúmbia Britànica, va passar l'octubre passat al CRM col·laborant amb Tim Myers en models computacionals per a sistemes de filtració. La seva carrera ha evolucionat des de l'anàlisi numèrica pura fins a les matemàtiques aplicades amb socis industrials, treballant en tot, des de piles de combustible fins a bateries d'ions de liti. Reflexiona sobre què fa que les col·laboracions durin, per què és important el treball presencial i els seus consells per als estudiants.

L’octubre passat, Brian Wetton, de la Universitat de la Colúmbia Britànica al Canadà, va venir al Centre de Recerca Matemàtica per treballar amb Tim Myers en grans sistemes de filtració. La col·laboració està en línia amb el camí que ha seguit la carrera de Wetton: treballar en problemes reals amb dispositius reals i utilitzar les matemàtiques i l'enginyeria per resoldre'ls. Però les coses no sempre han estat així.

Wetton fa molt de temps que visita el CRM. Diu que la seva primera visita va ser "fa 20 o 25 anys" i aquesta és la tercera o quarta vegada que hi és. La col·laboració amb Myers ha durat dècades, i la seva última visita va ser fa set anys. "Vaig començar com a analista numèric", diu Wetton. Venia d'un món de demostració de teoremes i estudi de mètodes numèrics per al flux de fluids amb el mateix nivell de rigor que les matemàtiques pures. Era una feina intel·lectualment satisfactòria. Fins que va deixar de ser-ho.

La seva incorporació al càrrec va marcar un moment crucial en la seva carrera. «Em vaig adonar que podia continuar fent la feina que feia, però estaria analitzant esquemes que ningú utilitzaria mai», diu. «Hauria estat matemàticament interessant, però en realitat no hauria estat interessant en el context més ampli». Aquesta epifania va crear una nova oportunitat. Va aparèixer un projecte amb una empresa local de piles de combustible, amb el suport d'una xarxa de matemàtiques industrials recentment formada al Canadà. Wetton va ser elegit per dirigir el grup en una reunió a la qual ni tan sols va assistir. Va trigar un parell d'anys a adaptar-se, però un cop es va comprometre, alguna cosa va canviar.

«Aquesta va ser una de les coses més emocionants de la meva carrera: poder predir el comportament amb matemàtiques i mètodes computacionals i després veure que el dispositiu realment es comportava d'aquesta manera.»

«Va ser una de les coses més emocionants de la meva carrera», diu, «poder predir el comportament amb matemàtiques i mètodes computacionals i després veure que el dispositiu realment es comportava d'aquesta manera». És una emoció que et queda gravada. Des de les piles de combustible, el seu treball es va estendre a altres sistemes electroquímics com les bateries d'ions de liti i la diàlisi, a més de continuar treballant en models de moviment geomètric i camp de fase en ciència de materials. Els problemes van des de les estructures de porus a les membranes de les piles de combustible fins a la formació de gel marí. Però el fil conductor és clar: equacions diferencials parcials, coneixements computacionals i sistemes que realment existeixen al món.

El seu treball actual amb Tim Myers se centra en filtres cilíndrics a gran escala que s'utilitzen per eliminar contaminants de l'aigua potable o altres fluids. Myers s'encarrega de gran part de la modelització i manté connexions amb col·legues experimentals i socis de la indústria. Wetton aporta la maquinària computacional. "Estic protegit de tot això", admet Wetton amb un somriure. "Treballo una mica amb ell en la modelització, però és el costat computacional el que he fet".

El resultat és un simulador, una eina on podeu introduir qualsevol barreja de contaminants, especificar les seves propietats reactives amb el material del filtre, "i simplement engegar-lo i veure què surt". Sembla senzill, però a sota hi ha el pes acumulat de dècades dedicades a aprendre a fer que les matemàtiques es comportin com el món físic.

Els centres de recerca com a espais de reunió

Si li preguntes a Wetton sobre la importància dels centres de recerca com el CRM, no ho dubta. “Hi ha aquesta era de la comunicació electrònica, i penses: "Oh, bé, podríem simplement fer servir Zoom", però no és el mateix que seure davant d'una pissarra gratant-te el cap i escrivint coses i deixant que les idees es comparteixin en persona”.

Què fa que la seva col·laboració amb Myers funcioni durant dècades? "Sincerament, una de les coses que fa que una col·laboració es mantingui és que gaudeixes treballant amb l'altra persona", diu. Pel que fa a l'aspecte tècnic, una col·laboració reeixida implica tenir una certa superposició d'habilitats i idees, però no una superposició completa. "Esteu prou a prop com per no només mirar-vos l'un a l'altre amb estranyesa, sense entendre res del que diu l'altra persona, sinó apreciar el que l'altra persona pot aportar, la profunditat d'habilitat que potser només teniu en part".

Ha col·laborat en instituts d'arreu del món: reunions d'una setmana on tothom arriba com a convidat, treballa intensament en grups de 40 persones o menys i després es dispersa. El CRM és diferent. "Crec que el que fa que el CRM sigui una mica diferent és que hi ha gent permanent aquí", assenyala. L'estabilitat de tenir investigadors arrelats al lloc, combinada amb el flux de col·laboradors visitants, crea un tipus particular d'ecosistema intel·lectual. Les idees poden bullir a foc lent. Les converses reprenen on les van deixar fa mesos.

Aquest tipus d'entorn permet als matemàtics de diferents continents passar setmanes treballant amb la física dels contaminants que es mouen a través de filtres d'aigua a gran escala, construint eines computacionals que tradueixen problemes industrials en equacions resolubles. La motivació és el problema en si mateix: les matemàtiques són un repte i la indústria necessita millors maneres de predir què passa dins d'una columna de filtre.

Un últim consell

El lloc web de Wetton conté quelcom inusual: consells per a estudiants que comencen amb "Recordeu dormir". La llista estava dirigida originalment a estudiants de grau, escrita després d'un examen en què una estudiant se li va acostar tremolant. No havia dormit en tota la nit i no havia menjat durant dos dies, massa angoixada per funcionar correctament. "Simplement vaig pensar que aquesta no podia ser la manera correcta de tenir èxit en un format d'examen o en el que sigui que intenteu fer", diu Wetton.

El consell va perdurar, i la seva saviesa s'estén més enllà dels estudiants de grau. "Cuidar-se mentalment i físicament és una de les millors maneres de ser més productiu", diu. És un consell d'algú que va passar anys demostrant teoremes sobre la convergència numèrica abans de descobrir que el que realment volia era veure les matemàtiques funcionant al món. Bateries que carreguen, filtres que netegen, piles de combustible que alimenten. Tot això requereix col·laboració, diferents habilitats i alguna bona nit de son ocasional.