Experience at Zyvex Labs

By: Morten Møller

A part of the mandate of the international Marie Curie Training program is to promote networking and exchange of ideas between different establishments, in both academia and industry. Conveniently, I had the opportunity to work last month in a company called Zyvex Labs in Texas, USA. Zyvex Labs is a company which focuses on several different aspects of atomically precise (AP) manufacturing. Their two most interesting features for my research are their STM tip treatment methods, and their subsequent utilization of those tip to perform atomically precise lithography on hydrogen passivated silicon surfaces.

The experience was in short extremely satisfying. Not only were the people very likable, but we were also pampered with free coffee and snacks every day (and each Thursday free doughnuts). The only downside however was the extremely hot Texan desert sun, which is not compatible with the climate I am used to.

I  gained a lot of knowledge that can be directly utilized by our research team. Not only did Zyvex teach me how to produce extremely sharp and well-defined STM tips, but I was also able to test their efficacy in performing AP lithography on hydrogen passivated surfaces and compare them with my own experiments. Their AP lithography technique has an extremely high fidelity, with the ability to create arbitrary patterns reliably and consistently, as demonstrated in the figure below.

Z4_141007_0017_Topo forward(2)

Initially when I arrived at Zyvex, Joshua Ballard and James Owen had outlined several possible projects that I could pursue while I was there. In my opinion, I ended up carrying out the most important and relevant project for my research: optimizing their search algorithm for performing AP lithography. One thing I regret, and which hopefully will be rectified in a return visit to Zyvex, is that I would have liked to have seen more of their business aspects, such as testing equipment intended to be sold, which might prove useful later on in my profession.

In short, my trip to Zyvex was extremely rewarding, both professionally and generally and I would like to thank all the people working at Zyvex, as well as their president John Randall for allowing me the opportunity to work there.

Advertisements

¿Son los fallos en la revisión por pares el problema de otra persona?

Por Philip Moriarty

Traducción: Francisco Romero Lairado

La pila de solicitudes de beca amontonadas en la mesa de café no se van a revisar solas. Tienes veinticinco solicitudes que leer antes de la cada vez más cercana fecha límite y sabías, antes de aceptar dicho trabajo de revisión, que muchas de ellas no tendrían que ver con tu especialización. Suspiro. Hora de coger un café y ponerse manos a la obra.

Como catedrático de física con unos treinta y cinco años de experiencia en materia condensada, tienes confianza de sobra en que puedes hacer comentarios profundos y reveladores sobre aquella solicitud que trata de la manipulación del espín del electrón en nanoestructuras (de aquel postdoc con talento
que conociste en la conferencia del año pasado). ¿Pero qué pasa con la propuesta sobre las proteínas de membrana? O peor, con el tratamiento de los arcanos aspectos de la teoría de cuerdas hecho por el matemático  reclamando un nuevo y radical enfoque a la supersimetría? ¿Realmente puedes hacer comentarios sobre dichas solicitudes con algún tipo de autoridad?

Por supuesto, gracias a Thomson Reuters no es necesario preocuparse demasiado por la falta de experiencia en esos campos. Inicias sesión en Web of Knowledge y compruebas el registro de publicaciones. Hmmm. El trabajo sobre las proteínas de membrana ha tenido un gran impacto – el articulo de Science de hace un par de años esa candidata ya ha logrado varios cientos de citas y su índice h está aumentando rápidamente. Parece que es una “estrella” en su comunidad. El teórico de cuerdas también se está abriendo camino.

Una pena lo de aquel tipo que trabaja con el espín del electrón. Estabas muy emocionado con aquel trabajo cuando asististe a su excelente charla en la conferencia en Estados Unidos, pero apenas tiene citas. ¿De verdad puedes darle una puntuación equiparable a la propuesta sobre las proteínas de membrana? Al fin y al cabo, ¿cómo podrías justificar dicha decisión con cualquier tipo de fundamento objetivo ante los miembros del panel interdisciplinario?

La bibliometría es la perdición de las vidas académicas. A menudo nos quejamos del ritmo al que métricas tales como el factor de impacto de las revistas y el famoso índice h están aumentando su dominio absoluto sobre la evaluación de la investigación. Y, a pesar de todo, como el hipotético ejemplo anterior demuestra, podemos ser nuestro peor enemigo intentando conseguir estadísticas de citas para evaluar trabajos que están fuera – o incluso firmemente dentro – de nuestra “zona cómoda” de experiencia.

David Colquhoun, uno de los farmacólogos más importantes a nivel mundial y bloguero de bastante reputación, ha señalado varias veces el peligro de la perezosa dependencia en análisis de citas para evaluar investigaciones e investigadores. Un artículo en particular, How to get good science, es un relato mordazmente honesto de la correlación (o falta de ella) entre citas y la importancia relativa del número de sus papers y de otros. Debería ser lectura obligatoria para todos aquellos que participan en evaluación de investigación en universidades, consejos de investigación, organismos de financiación y departamentos gubernamentales – particularmente aquellos que opinan que la bibliometría representa un método apropiado de clasificar la “producción” de científicos.

Colquhoun, en un lenguaje refrescantemente “robusto”, lo pone de la siguiente manera:

“Todo esto muestra lo que es obvio para todo el mundo excepto para contadores cabeza huecas. El único modo de valorar el mérito de un paper es preguntar a una selección de expertos en el campo.”
“Nada más funciona”
“Nada”

Una controversia en curso en área de invesgitación, la nanociencia, ha puesto de relieve la exposición de Colquhoun’s. El controvertido trabajo en cuestión representa un ejemplo particularmente convincente de la falacia de las estadísticas de citas como medida de la calidad de la investigación. También ha proporcionado ideas preocupantes en la publicación científica, y severamente dañado  mi confianza en el sistema de revisión por pares.

Las minucias del caso en cuestión has sido cubiertas en gran detalle en el blog de Raphael Levy, por lo que no recordaré los argumentos detallados aquí. En pocas palabras, el problema es el siguiente. Los autores de una serie de papers en las revistas científicas del más alto nivel – incluyendo Science y la familia Nature PUblishing Group – han afirmado que se forman rayas de nanopartículas sobre superficies debido a la separación de fase de diferentes tipos de ligandos. La única evidencia directa de la formación de dichas rayas viene de la Microscopía de Barrido con Sonda (en inglés, Scanning Probe Microscopy o “SPM”). (Los SPM son la base de nuestra investigación en el grupo de Nanociencia de la Universidad de Nottingham, de ahí mi gran interés en esta particular historia.)

Pero esos datos de SPM muestran características que se parecen notablemente a conocidos errores técnicos o “artifacts”, y el correspondiente análisis de datos parecer ser menos que riguroso en el mejor de los casos. En mi experiencia, el trabajo estaría pobremente calificado incluso como un informe de proyecto de un estudiante de grado o carrera, y sin embargo ha sido publicado en la que generalmente es considerada como las más importantes revistas de ciencia. (Y seamos claros – dichas revistas tienen un historial impresionante en cuanto a publicar avances interesantes y pioneros en ciencia.)

¿Y qué? ¿No es todo esto una tormenta en una taza de té sobre algunos aspectos arcanos de la nanocienca? ¿Por qué debería preocuparnos? ¿No se acabaría el problema si otros fallan intentando reproducir el trabajo? Después de todo, ¿no es la ciencia autocorrectiva al final?

Buenos argumentos. Sean pacientes conmigo – consideraré esas preguntas en un segundo. Tome un momento, no obstante, para volver a la sesión académica en casa con la pila de propuetas a revisar. Digamos que tenía una solicutud de beca relacionada con el trabajo de las rayas de nanopartículas para clasificar entre las demás. Un vistazo rápido a las estadísticas de citas en Web of Knowledge indicaría que este trabajo ha tenido un impacto importante durante un período muy corto. Ipso facto, debe ser de alta calidad.

Y aun así, si un experto – o, en este caso particular, incluso alguien relativamente novato en SPM – se tomara un par de minutos en leer uno de los papers de “rayas de nanopartículas”, estarían lejos de ser convencidos por las conclusiones a las que los autores llegaron. De nuevo, ¿qué fue lo que dijo Colquhoun? “El único modo de valorar el mérito de un paper es preguntar a una selección de expertos en el campo. Nada más funciona. Nada.”

En principio, la ciencia es de hecho autocorrectiva. Pero si hay fallos en trabajos ya publicados, ¿quién los arregla? Quizás el aspecto más molesto de la controversia con las rayas de nanopartículas fue señalado en un comentario de Mathias Brust, un pionero en el campo de la investigación con nanopartículas, según un artículo publicado en el Times Higher Education:

“He [hablado con expertos de alto nivel sobre esta controversia]… y déjeme decirle lo que me han dicho. Cerca del 80% de los científicos expertos en nanopartículas de oro no les importa un comino las rayas y encuentran imprudente que Levy se enganche en una disputa tan potencialmente perjudicial para su carrera. Cerca del 10% piensan que… los científicos compañeros deberían ser más amistosos entre ellos. Después de todo, nunca sabes quién evaluará tu próximo artículo. Cerca del 5% acogen de buen grado esta disputa, sin que haga falta decir que son mayormente aquellos que son críticos con las rayas (de nanopartículas). Esto me incluye a mí ahora. Inicialmente, estaba con el 80% y aconsejé a Raphael acorde a ello.”

[Aviso: Conozco a Mathias Brust muy bien y hemos colaborado y publicado artículos juntos en el pasado]

Soy bien consciente de que el conjunto de anécdotas no son datos pero el comentario de Brust resuena fuertemente conmigo. A veces he oído argumentos muy parecidos de colegas de física. El más preocupante de todos es la idea de que criticar trabajos publicados es de alguna manera, en el mejor de los casos, indecoroso, y en el peor, perjudicial para tu carrera. ¿Realmente a esto ha llegado la ciencia?

Douglas Adams, en un pasaje inspirado en Life, The Universe, and Everything, toma en concepto psicológico de “el problema de otra persona” (en inglés, someone else’s problem o “SEP”) y lo usa como la base de una “capa” de invisibilidad en la forma de un campo SEP. (Gracias a Dave Fernig, un compañero admirador de Douglas Adam, por recordarme el campo SEP. Como Adam lo presenta, en lugar de intentar la alucinantemente compleja tarea de realmente hacer invisible a alguien, un SEP es mucho más fácil de implementar. “Un SEP es algo que no podemos ver, o no ver, o nuestro cerebro no nos deja ver, porque pensamos que es el problema de otra persona… El cerebro simplemente lo edita, es como un punto ciego.”

El 80% de los investigadores a los que Brust se refiere aparentemente son de la opinión de que los fallos en la literatura son el problema de otro. Tenemos suficiente para seguir adelante en los términos de nuestra propia investigación original, sin repetir medidas que ya han sido publicadas en los revistas de más alta calidad, ¿verdad?

Incorrecto. Esto no es el problema de otra persona. Esto es nuestro problema y necesitamos hacerle frente.

Fuente: Are flaws in peer review someone else´s problem?

Pauli-Verblüffung

Von: Philip Moriarty
Übersetzung: Simon Jaekel

Die Behauptung, dass nichts etwas anderes wirklich berührt, geistert seit einigen Jahren durch die Weiten des Internets. Ich denke, auch wenn ich mir darin nicht sicher bin, dass sie ihren Ursprung in einer Erklärung von Michio Kaku haben. Diese Art von Erklärung wurde später von einem Video des sehr erfolgreichen YouTube Kanals ‚VSauce‘ unter dem Titel ‚You Can’t Touch Anything‘ aufgegriffen und hat inzwischen fast 3,4 Millionen Zugriffe aufzuweisen.

I kann nachvollziehen, wie schwierig es sein kann komplizierte Physik für ein allgemeines Publikum zugänglich zu machen (Als Beispiel sei einer meiner Artikel in der Physics World vom Mai 2014 genannt). Und ich verstehe vollkommen, dass wir alle ab und an mal danebengreifen – ich zuallererst. Aber Kaku ist Wiederholungstäter wenn es darum geht Erklärungen so weit von Anspruch zu befreien, dass sie ihre Gültigkeit verlieren, um den „Wow! Quanten! Physik! Faktor auszunutzen. Diese übermäßige Vereinfachung ist letztlich die Wurzel des ‚you can’t touch anything‘ Mems.

Warum regt mich nun dieses spezielle Mem so auf? (Es ist ja nicht so, dass im Internet nichts Schwerwiegenderes rumschwirren würde.) Nun, hauptsächlich weil die Geschichte mit zu Nahe geht. Mein Forschungsgebiet ist bekannt als kontaktlose Rasterkraftmikroskopie (englisch: non-contact atomic force microscopy; kurz: nc-AFM) und es gibt einen guten Grund warum zwischen kontaktlosem und kontakt AFM unterschieden wird. Ich habe Brady Haran in den letzten Jahren schon des öfteren mit den Unzulänglichkeiten dieses Mems , wie ich sie sehe, traktiert. Und endlich hat dies zu einem Video auf dem Sixty Symbols YouTube-Kanal geführt, in denen wir zwei debattieren ob sich Atome berühren.

Der Leser möge mir diese schamlose Selbstbeweihräucherung erlauben, denn von den Videos, die ich mit Brady gemacht habe, bin ich mit diesem besonders zufrieden. Es zeigt Wissenschaft als Debatte bei der ein Zusammenspiel aus (experimentellen) Beweisen, Modellen und Analogien zusammenkommen muss um die jeweilige Sichtweise zu unterfüttern. Und nicht als etwas, dass Experten fest zusammenschüren und dann als endgültige Weisheit an die Massen weiterreichen. Genau so sollte Wissenschaft funktionieren und auch wahrgenommen werden. (Hier das obligatorische Feynman-Zitat: „Wissenschaft ist der Glaube in die Ignoranz von Experten“ – Mehr hiervon im Anschluss)

Der Grund aus dem ich diesen Post schreibe, ist nicht die Debatte mit Brady (oder sogar die folgenden Kommentare) noch einmal durchzukauen. Stattdessen geht es um eine große aber beabsichtigte Lücke in dem Video: Was ist die Auswirkung des Pauli-Prinzips auf zwei Atome, die (mit) einander interagieren/berühren/binden/verbinden? Dies ist ein absolut faszinierendes Thema und war nicht nur Subjekt einer ausführlichen, jahrzehntelangen Debatte, sondern ermöglicht auch die neuesten Entwicklungen in submolekular aufgelöster AFM.

Über atomare Auflösung hinaus

Zur gleichen Zeit wie der Upload des Sixty Symbols Videos, kam wenn auch zufällig ein Buchkapitel, an dem Kollegen und ich gearbeitet hatten auf den arXiv-Server für kondensierte Materie: Pauli’s Principle in Probe Microscopy (Paulis Prinzip in Sondenmikroskopien). Das Pauli Prinzip (PP) spielt eine grundlegende Rolle in State-of-the-Art Rastersondenmikroskopien, in denen Bilder, wie unten gezeigt immer verbreiteter werden. Derartige Bilder werden aufgenommen, indem die Verschiebung der Vibrationsfrequenz einer winzigen Stimmgabel, an der eine atomar-scharfe Spitze befestigt ist, gemessen wird. Wenn diese Sonde im Nanometer und sub-Nanometer-Bereich bewegt wird, verändert sich der Gradient der Kraft zwischen Spitzenende und Molekül, was die Resonanzfrequenz der Stimmgabel verschiebt. Das Ausmaß dieser Frequenzänderung kann graphisch dargestellt und mathematisch auf die kraft zurückgerechnet werden. Oder sogar zu Musik gemacht werden.

Das obige Bild stammt aus einer neuen Arbeit unserer Gruppe in Nottingham. Aber hier sollten natürlich vor allem Leo Gross und seine Mitarbeiter von IBM-Zürich erwähnt werden, die diese ultrahoch aufgelöste Technik ins Leben gerufen habe. Leo und Kollegen konnten als erste demonstrieren, dass es möglich ist AFM Bilder von Molekülen aufzunehmen, bei denen die vollständige chemische Struktur sichtbar war. Diese Bilder zeigen eine bemerkenswerte, fast schon unheimliche Übereinstimmung mit den Strichmodellen, die jeder Wissenschaftler aus seinen Lehrbüchern kennt. Zum Vergleich ist im Bild oben das experimentelle Bild des NTCDI Moleküls (rechts) mit dem Strichdiagramm (links), in dem Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff-Atome grau, blau beziehungsweise rot dargestellt sind, nebeneinander gestellt. Diese überaus detaillierten Bilder der molekularen Struktur werden erzeugt indem die Abstoßung der Elektronen durch die aus dem Pauli-Prinzip resultierende Kraft bei kleinen Abständen zwischen Spitze und Molekül ausgenutzt wird.

Ich erklärte dies im letzten Jahr einer Klasse aus Erstsemesterstudenten und legte ein besonderes Merkmal darauf, dass die Abstoßung bei kleinen Distanzen – und damit auch die Abstoßung zwischen Ihnen und ihren Sitzen – grundsätzlich anders ist als die elektrostatische Abstoßung zwischen gleichen Ladungen ist. Ich beendete die Vorlesung mit der flapsigen Bemerkung, dass der Effekt des Pauli-Prinzips keine kraft im herkömmlichen Sinne sei und das das im nächsten Jahr im Kurs Quantenstatisktik deutlich werden würde.

Schon als ich wieder im Büro war, kamen zwei emails von Studenten aus der Vorlesung in meinem Postfach an die fragten: „Wenn es keine herkömmliche kraft ist. Was ist es denn dann?“.

Das sollte mich lehren vor Erstsemestern schnell mal etwas daherzusagen. Es ist eine großartige Frage. Woher kommt die abstoßende kraft des Pauli-Prinzips? Warum nur lassen sich Elektronen nicht in den gleichen Quantenzustand ‚zwängen‘.

Die Quantenidentitätskrise

Letztendlich ist das Pauli-Prinzip eine Folge der Ununterscheidbarkeit von Elektronen. (Eigentlich aller Fermionen, aber bleiben wir bei den Elektronen, da dies für Kraftmikroskopie am relevantesten ist.) Ein frustrierender Teil der Diskussion von Quantenstatistik in verschiedensten Lehrbüchern ist, dass die Begriffe ‚ununterscheidbar‘ und ‚identisch‘ viel zu oft synonym verwendet werden. Elektronen sind auf jeden Fall identisch in dem Sinn, dass alle ihre grundlegenden Eigenschaften wie Ruhemasse und Ladung gleich sind. Aber sind sie komplett ununterscheidbar.

Fleischhauer hatte hierzu vor ein paar Jahren in einem faszinierenden Kommentar folgendes zu sagen:
„In der Quantenwelt, sind Teilchen der gleichen Art ununterscheidbar: Die Wellenfunktion, die sie Beschreibt ist eine Superposition jedes einzelnen Teilchens in allen erlaubten Zuständen. Genaugenommen folgt daraus, dass wir zum Beispiel gar nicht darüber sprechen könne, was ein Elektron auf der Erde macht ohne gleichzeitig auf alle Elektronen auf dem Mond einzugehen.“

Ja, im Prinzip sollte man sogar die gesamte Vielteilchen-Wellenfunktion des Universums berücksichtigen. Aber ich bin altgedienter, unverbesserlicher, waschechter Experimentalist. Ich will nachprüfbare Beweise dieses universellen Zusammenspiels. Und wisst ihr was? Egal wie scharf man schaut, man wird keinen Beweis finden, dass ein Elektron auf dem Mond einen Einfluss auf terrestrische Kraftmikroskopie hat (oder auf chemische Reaktionen, Übergänge eines Atoms, etc.), die Elektronen auf der Erde involviert.

Ich möchte hier verdeutlichen, dass im Prinzip, all diese Elektronen tatsächlich ununterscheidbar sind und es immer eine endliche Überschneidung der Wellenfunktionen gibt, da die unendlichen Potentialwälle aus den Grundbeispielen von Quantenphysikgrundvorlesungen Fiktion sind. In diesem Sinn, gibt es tatsächlich eine Art Kopplung zwischen Elektronen auf der Erde auf dem Mond (oder auf Alpha Centauri) aufgrund ihrer ‚Ununterscheidbarkeit‘. Aber das Ausmaß der Kopplung der Wellenfunktionen und die resultierenden Auswirkungen auf die Energieniveaus ist derart winzig und vollständig vernachlässigbar, dass – bitte entschuldigen sie das Understatement –die Elektronen in jedem praktischen Sinn absolut unterscheidbar sind.

(So manchem mag dieser Punkt bekannt vorkommen. Dies mag eine Auswirkung der hitzigen Debatte sein, die Brian Cox mit seiner Diskussion des Pauli-Prinzips in einem Programm der BBC vor ein paar Jahren angestoßen hatte. Brian hatte hier online viel Kritik einstecken müssen. So manche für seine Ausdrucksweise und die Tiradenartigkeit des Vortrags. Eine der besten Analysen des Vorfalles stammt von Jon Buttersworth im Guardian. Auch meine Kollegen in Nottingham haben die Kontroverse diskutiert. Und Telescoper ging so weit zu fragen, ob Brian die Erklärung vercoxt habe.)

Nur wenn die Überschneidung der Wellenfunktion eine relevantes Ausmaß annimmt, zum Beispiel zwischen dem Atom am Ende einer AFM Spitze, wenn sie an ein Molekül angenähert wird, wird das Pauli-Prinzip spürbar, insofern dass es einen messbaren Effekt hat. Wenn sie wissen wollen wie genau Ununterscheidbarkeit und das Pauli-Prinzip derartig eng verzahnt sind und wie der Spin von Elektronen hier eine Rolle spielt, muss ich auf Sektion 1.3 im erwähnten Buchkapitel und die Referenzen verweisen. Sind sie willens erstmal mein Wort zu akzeptieren, lesen sie weiter.

Fourier und Kraft

Also ans Werk und lasst uns klären woher die Pauli-‚Kraft‘ kommt. Das Pauli-Prinzip besagt, dass es nicht möglich ist zwei Elektronen mit den gleichen vier Quantenzahlen zu haben. Unter anderem folgt daraus, dass wir nicht zwei Elektronen in den gleichen Quantenzustand zwingen können. Aber wie resultiert daraus eine Kraft, die über die ‚normale‘ elektrostatische Abstoßung hinausgeht? Lasst uns das Problem auf das Grundsätzliche reduzieren und ein einfaches Gedankenexperiment durchführen.

Man nehme zwei Elektronen mit dem gleichen festen Spin und platziere sie in einer großen Entfernung voneinander. Nun bewegen wir diese Elektronen aufeinander zu, sodass ihre Wellenfunktionen sich überschneiden. So wie die Elektronen sich einander nähern werden ihre Wellenfunktionen auf eine Art verformt, die diese Überschneidung minimiert (Das ist das Pauli-Prinzip in Aktion). In der unteren Zeichnung (adaptiert in einem Original von Julian Su), ist dies schematisch dargestellt.

Auf der linken Seite sind die Elektronenwellenfunktionen nicht durch das Pauli-Prinzip beschränkt, während es auf der rechten Seite berücksichtigt wird. Der grundsätzliche Punkt in dieser Sache ist: Das Pauli-Prinzip vergrößert die Krümmung der Wellenfunktion. Da die kinetische Energie eines Elektrons aber direkt abhängig von dieser Krümmung ist, bewirkt sie eine höhere Energie. Oder im Umkehrschluss – und diese Beschreibung bevorzuge ich persönlich, da sie ein wunderbares Beispiel für die Eleganz der Fourier Transformation ist – erfordert eine höhere Krümmung der Wellenfunktion mehr Beitrag von höheren Frequenzen im räumlichen Teil der Fourier Verteilung (letztlich nur ein ausgefallener Ausdruck für mehr höhere Geschwindigkeiten).Genau diese Veränderung in der Impulsverteilung erzeugt die Pauli-Repulsions-‚Kraft‘.

Auch wenn dies die Grundlagen hinter dem Pauli-Prinzip ins Licht bringt (und sicherlich genug wichtige Einsicht in Kraftmikroskopie-Experimente liefert), so beschreibt es noch die Grundlegende Physik dahinter nur sehr unzureichend. Was Pauli wohl zu seinem berühmten „… es ist noch nicht einmal falsch“ animieren würde. Er selbst sagte bei der Entgegennahme seines Nobelpreises: „Ich war weder in der Lage einen logischen Grund für das Ausschlussprinzip zu geben noch es von generellen Annahmen abzuleiten“. Fast zwei Jahrzehnte später kommentierte dies Feynman folgendermaßen:
„Es erscheint einer der wenigen Orte in der Physik zu sein, in dem eine Regel einfach auszudrücken ist, für die niemand eine einfache Erklärung hat. Die Erklärung steckt in der Tiefe der relativistischen Quantenmechanik. Dies bedeutet wahrscheinlich, dass wir kein vollständiges Verständnis der grundsätzlichen Gesetzmäßigkeiten haben.“

Wie Feynman, bleibe auch ich in gewissem Maß Verblüfft von Paulis Prinzip.

A Trip to the Innovation Academy

As part of ACRITAS Marie Curie network the attendance of Innovation Academy in UCD was suggested as part of our training. I decided to write about my experience of the course.

 

From the course description the innovation academy seemed to be an alternative method of education. That made me feel kind of reserved about the actual procedures and the methods that I was about to face.

Day One was about creativity. Questions such as “What is creativity?”, “Who is creative?”, and “When does creativity come?”, were posed. I was slightly out of my comfort zone trying to participate and answer the type of questions that poets, writers and philosophers have tried to answer. I couldn’t help myself but ask: ‘Do you actually have any firm ideas about creativity or do you just want to check our level of understanding of creativity?’. The answer was simple and so complicated at the same time. We don’t know what creativity is nor how it is measured but we are sure that it exists. These wonderings reminded me of the fundamental questions about science: What is life? What is energy? Why one plus one equals two? In the end, we were dealing with philosophical questions. I was thinking that the course won’t teach me anything and is going to be easy. The time and the energy I’m about to spend for these 10 ESTCS credits was my major concern.

After the first task ‘defining creativity’, we had a break and a classmate approached me and asked ‘Do you have to do this course?’ I felt relieved! I am not alone, I thought. The next task was to put us in random teams and make a 30 second video. That was really challenging. I had to socialize and collaborate with two other people whom I had never met before. And their orientation was in the humanities! We started talking about the video and how it should be addressed. I had a very hard time   following their ideas. I couldn’t find the link between the story we had for the movie and the actual topic of the movie. In the end I didn’t say anything but ‘Guys, I am missing the link between the idea and the scenario’. I didn’t insist because I was thinking that this course is ridiculous and it doesn’t have anything to do with me. The movie was not bad in the end; we even won a prize, which in my opinion was a part of the course process.

Day Two started with a Belbin test. A Belbin test shows what the candidate thinks about himself as part of a team. Then the DeBono Challenge we were set was supposed to be about innovating toothpaste. In reality, it was about brainstorming, judging our ideas and finding ways to implement these ideas in the market. This challenge brought most of the team out of their comfort zone. It was the first time that we had to be entirely honest with each other and state our opinions. In the end, it worked really well. When the final decision was made, every member of the team supported the selected idea without hesitation and without thinking whose idea it was in the first place. In the afternoon another challenge followed. In this challenge we were competing with other teams. No one won; our arrogance and our struggle to defeat the other teams prevailed. That challenge taught me how to be ready to change my strategy even in the last second and to always proceed with trial and error procedure in order to build something.

As the last challenge of Day Two we had to defend a highly debatable topic about science and try to see the ethics behind. The goal of this challenge was to see how new inventions can be used for improving society and to come in touch with quandaries related to the ethics surrounding scientific advances. This was the most difficult team that I came across with during the whole course. A member in our team didn’t like an image we used for the final presentation and she decided to delete it. Even after the whole team voted for the image to stay there.

Day Three started in a different environment. We visited National College of Art and Design NCAD, the art school of Dublin. We learnt how to do market research and develop prototypes. . We knew how to work together and most of the time we kept it professional. For the market research we had to go out into the streets and ask people what they miss or what they need. It was a very interesting experience for most of the students.

Day Four was again in a different place. The coordinator of the course invited along two guys who have developed successful websites. The challenge was to find a clever addition to their web pages or see if something was missing. We needed all of the knowledge we got from the other challenges. But we got real comments from the developers and saw how companies work and how they make their dreams come true and become useful!

Day Five was a “lookback” or overview day about the past week. We talked about what we learned and how we implemented our ideas and most importantly how to accept other ideas and develop them.

Then we were grouped in four teams by Dan (the coordinator of the course) and we were given a challenge from a company. This time it was a real challenge with real data. This last challenge wasn’t a day long but spanned two weeks. Everything we learned during the first week was important and for the first time it was hard to apply them. This challenge was certainly the hardest. We had to collaborate and listen to each other’s opinion, take a final decision and apply it. In addition, the data analysis was very demanding. Every one of the team had a personal way of analysing data but in this case we needed to cooperate.

The difficult part was to show respect and accept other opinions about the same topic. This was especially tricky when the deadline was approaching, the time was limited, and everyone was tired and stressed. We were absorbed into our roles within the team and we were playing the ‘game’. In the end we got very helpful feedback about the final presentation and, as  was expected, we had to change a large part of it.

As I describe in the first paragraph, in the beginning most of the students, including myself, were thinking that this course was not important and we won’t learn anything. We were wrong. Within those three weeks, we were teamed in a clever way so that all of us had the chance to work with each other, at least once. We got to know each other, cooperate and distinguished our preferred team partners.

The fact that I could state my own opinion without over-thinking, clever or silly, was very interesting. All of us have learned how to collaborate with people that had very different backgrounds. I can say that I improved my social and presentation skills. I am not afraid to state my opinion even if this will lead to a conflict or heated discussion and, most importantly, I learned how to collaborate without hesitation.

In the end, Innovation Academy is about putting science people to do business and it WORKS!!!

 

Ioannis Lekkas

Θα έπρεπε να μας απασχολεί το προβληματικό peer review;

Prof. Philip Moriarty

Απόδοση: Ιωάννης Λέκκας

 

Η στοίβα των αιτήσεων για υποτροφίες που έχουν συσσωρευτεί στο τραπέζι του καφέ δεν πρόκειται να επανεξεταστούν από μόνες τους. Πρέπει να διαβαστούν εικοσιπέντε ακόμα πριν από τη λήξη της προθεσμίας και ήξερα πριν να δεχθώ την επανεξέταση ότι πολλές από τις προτάσεις, θα είναι έξω από το πεδίο της εμπειρογνωμοσύνης μου. Ούφ. Ώρα να φτιάξω έναν καφέ και να αρχίσω.

Ως καθηγητής φυσικής, με τριάντα πέντε χρόνια εμπειρίας στην έρευνα συμπυκνωμένης ύλης, είσαι αρκετά σίγουρος ότι μπορείς να κάνεις διορατικές και αποτελεσματικές παρατηρήσεις σχετικά με την εν λόγω αίτηση για το χειρισμό σπιν των ηλεκτρονίων σε νανοδομές (σε σχέση με αυτόν το ταλαντούχο μεταδιδακτορικό που συνάντησες σε ένα συνέδριο πέρυσι). Αλλά τι γίνεται με την πρόταση σχετικά με τις πρωτεΐνες της μεμβράνης; Ή, ακόμη χειρότερα, με τη συμπεριφορά των απόκρυφων πτυχών της θεωρίας των χορδών από έναν μαθηματικό που υποστηρίζει μια ριζοσπαστικά νέα προσέγγιση για την υπερσυμμετρία; Έχεις πραγματικά την αρμοδιότητα να σχολιάσεις τις αιτήσεις αυτές;

Φυσικά, χάρη στο Thomson Reuters δεν υπάρχει καμία ανησυχία για την έλλειψη εμπειρίας σου σε αυτούς τους τομείς. Συνδέεσαι στο Web of Knowledge και ελέγχεις τα αρχεία των δημοσιεύσεων. Χμμμ. Το έργο της πρωτεΐνης της μεμβράνης έχει αρκετά μεγάλο αντίκτυπο- δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science και μετά από ένα-δύο χρόνια έχει ήδη πάρει μερικές εκατοντάδες αναφορές και το “hindex” της συγγραφέως αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς. Μοιάζει να είναι ένα πραγματικό «αστέρι» στην κοινότητά της. Η θεωρία των χορδών είναι επίσης ένα ιδιαίτερο μονοπάτι.

Κρίμα για αυτόν που κάνει έρευνα για το σπιν των ηλεκτρονίων. Ένιωσα πολύ ενθουσιασμένος για την δουλειά του όταν παρακολούθησα την εξαιρετική ομιλία του στο συνέδριο στις ΗΠΑ, αλλά δεν έχει συγκεντρώσει σχεδόν καθόλου αναφορές. Μπορείς να την συγκαταλέξεις μαζί με την πρόταση για την μεμβράνη της πρωτεΐνης; Τελικά, πώς θα μπορούσες να δικαιολογήσεις την απόφαση αυτή ως αντικειμενική στα άλλα μέλη της διεπιστημονικής επιτροπής …;

Η βιβλομετρία είναι ο όλεθρος στη ζωή των ακαδημαϊκών. Παραπονευόμαστε συχνά για τις μονάδες μέτρησης όπως το impactfactorτου περιοδικού και το περιβόητο hindex, καθώς και τον βαθμό στον οποίο επηρεάζουν την αξιολόγηση της έρευνας. Και, όμως, όπως δείχνει το παραπάνω υποθετικό παράδειγμα, μπορούμε εμείς οι ίδιοι να γίνουμε ο χειρότερος εχθρός μας, ανατρέχοντας στα στατιστικά για να αξιολογήσουμε κάποιο έργο έξω – ή ακόμα και μέσα – στο πεδίο μας.

Ο David Colquhoun, παγκοσμίως πρωτοπόρος φαρμακολόγος από το University College του Λονδίνου και ξακουστός blogger, έχει επανειλημμένα επισημάνει τους κινδύνους που εμπεριέχει το να βασιζόμαστε νωχελικά σε αναλύσεις αναφορών για την αξιολόγηση της έρευνας και των ερευνητών. Ένα άρθρο ειδικότερα, το Howtogetgoodscience, είναι μια αδιάβλητη έκθεση που αναφέρεται στον συσχετισμό (ή την έλλειψη αυτού) μεταξύ των αναφορών και της σχετικής σημασίας των αναφορών για την δημοσίευση ενός επιστήμονα έναντι δημοσιεύσεων άλλων επιστημόνων. Θα έπρεπε να διαβαστεί από όλους όσους εμπλέκονται στην αξιολόγηση της έρευνας στα πανεπιστήμια, ερευνητικά συμβούλια, φορείς χρηματοδότησης, και κυβερνητικές υπηρεσίες – ιδιαίτερα εκείνων που είναι της γνώμης ότι η βιβλιομετρία αποτελεί την κατάλληλη μέθοδο αξιολόγησης των «αποτελεσμάτων» του επιστήμονα.

Ο Colquhoun , χρησιμοποιώντας μία ανατρεπτικά « ισχυρή » γλώσσα, το θέτει ως εξής :

” Όλα αυτά δείχνουν αυτό που είναι προφανές σε όλους, αλλά με χαζούς μετρητές φασολιών . Ο μόνος τρόπος για να εκτιμηθεί η αξία μίας δημοσίευσης είναι ρωτώντας μία ομάδα εμπειρογνωμόνων του τομέα .

” Τίποτα άλλο δεν λειτουργεί .

” Τίποτα”.

Μια συνεχής διαμάχη στο πεδίο έρευνας μου , την νανοεπιστήμη , έχει επιβεβαιώσει την  δήλωση του Colquhoun. Η εν λόγω αμφιλεγόμενη εργασία αποτελεί ένα ιδιαίτερα συναρπαστικό παράδειγμα της πλάνης των στατιστικών αναφορών ως μονάδα μέτρησης για την ποιότητα της έρευνας . Έχει αποκαλύψει ανησυχητικές όψεις για τις επιστημονικές εκδόσεις και έχει βλάψει σοβαρά την εμπιστοσύνη μου στο σύστημα αξιολόγησης από ομότιμους .

Οι λεπτομέρειες της εν λόγω περιπτώσεως καλύπτονται εκτενώς στο blog του Raphael Levy έτσι δεν θα αναμασηθούν τα ίδια επιχειρήματα εδώ. Με λίγα λόγια , το πρόβλημα έχει ως εξής . Οι συντάκτες μιας σειράς εγγράφων στα υψηλότερα περιοδικά της επιστήμης – συμπεριλαμβανομένων των Science και οικογένεια Nature Publishing Group – ισχυρίστηκαν ότι σχηματίζονται λωρίδες στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων , λόγω του διαχωρισμού φάσης των διαφόρων τύπων συνδετών. Οι μόνες αποδείξεις για το σχηματισμό των εν λόγω λωρίδων προέρχονται από δεδομένα ενός Scanning Probe Microscope ( SPM ). ( Το SPM αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο της έρευνάς μας στην ομάδα νανοεπιστημών στο Πανεπιστήμιο του Nottingham , ως εκ τούτου, το έντονο ενδιαφέρον μου για αυτή τη συγκεκριμένη ιστορία. )

Αλλά αυτά τα χαρακτηριστικά απεικόνισης δεδομένων του SPM, που μοιάζουν να είναι εντυπωσιακά παρόμοια με γνωστό τεχνικό λάθος, καθώς και η ανάλυση των σχετικών δεδομένων φαίνονται να είναι, στην καλύτερη των περιπτώσεων, μη αυστηρά. Απ’ την εμπειρία μου, η συγκεκριμένη έρευνα θα βαθμολογούταν με χαμηλό βαθμό ακόμη και ως μία προπτυχιακή εργασία, παρόλα αυτά έχει ήδη δημοσιευθεί σε ό,τι γενικά θεωρείται να είναι από τα πιο σημαντικά περιοδικά στον τομέα της επιστήμης . ( Και για να είμαστε ειλικρινείς – αυτά τα περιοδικά όντως έχουν εντυπωσιακές δημοσιεύσεις σχετικά με συναρπαστικές και πρωτοποριακές ανακαλύψεις στον τομέα της επιστήμης.)

Και τι έγινε; Αυτό είναι απλά μια σταγόνα στον ωκεανό των νανοεπιστημών ; Γιατί πρέπει να μας νοιάζει ; Το πρόβλημα δεν θα αποκαλυφθεί όταν άλλοι προσπαθήσουν να αναπαράγουν το ίδιο αποτέλεσμα ;Στο κάτω κάτω η επιστήμη δεν θα έπρεπε να αυτοδιορθώνεται;

Καλά επιχειρήματα . Προσέξτε με λίγο – Θα εξετάσω τα ερωτήματα αυτά σε ένα δευτερόλεπτο. Μισό λεπτό, όμως, θα πρέπει να επιστρέψω στην στοίβα των αιτήσεων για υποτροφία. Ας πούμε ότι είχε μια αίτηση υποτροφίας που σχετίζονται με την εργασία των ‘Stripy’ (=ριγέ) νανοσωματιδίων και θα έπρεπε να καταταχθεί μεταξύ των άλλων . Μια βιαστική ματιά στα στατιστικά στο Web of Knowledge θα υποδείξει ότι το έργο αυτό είχε σημαντικό αντίκτυπο σε ένα πολύ σύντομο χρονικό διάστημα . Ως εκ τούτου, θα πρέπει να είναι υψηλής ποιότητας.

Και όμως, αν ένας εμπειρογνώμονας – ή , στη συγκεκριμένη περίπτωση , ακόμη και ένας σχετικά αρχάριος στο SPM – ξόδευε ένα-δυο λεπτά για να διαβάσει μία από τις δημοσιεύσεις ” Stripy nanoparticles (=ριγέ νανοσωματιδίων )» , δεν θα μπορούσε εύκολα να πειστεί από τα συμπεράσματα στα οποία κατέληξαν οι συγγραφείς. Τι ήταν αυτό που ο Colquhoun είπε πάλι ; “Ο μόνος τρόπος για να εκτιμηθεί η αξία μίας δημοσίευσης είναι ρωτώντας μία ομάδα εμπειρογνωμόνων του τομέα. Τίποτα άλλο δεν λειτουργεί. Τίποτα”.

Εξ’ορισμού, η επιστήμη είναι πράγματι αυτοδιορθώμενη . Αλλά αν υπάρχουν λάθη στο δημοσιευμένο έργο ποιός τα διορθώνει; Ίσως η πιο προβληματική πτυχή στην Stripy nanoparticles (=ριγέ νανοσωματιδίων ) διαμάχη να τονίστηκε από ένα σχόλιο που άφησε ο Mathias Brust , ο οποίος είναι πρωτοπόρος στον τομέα της έρευνας των νανοσωματιδίων , σύμφωνα με ένα άρθρο στην Times Higher Education

“Έχω [ μιλήσει με υψηλόβαθμους εμπειρογνώμονες σχετικά με αυτή την αντιπαράθεση ] … και επιτρέψτε μου να σας πω τι μου έχουν πει . Περίπου το 80 % των επιστημόνων υψηλού επιπέδου στα νανοσωματίδια χρυσού δεν δίνουν δεκάρα για τις ρίγες και θεωρούν ότι δεν είναι συνετό πού ο Levy εμπλέκεται σε μια τέτοια διαμάχη δυνητικά καταστροφική για την καριέρα του. Περίπου το 10 % πιστεύει ότι … οι επιστήμονες οφείλουν να είναι πιο φιλικοί ο ένας προς τον άλλον . Στο κάτω κάτω, ποτέ δεν ξέρεις [ ποιός] θα κλιθεί να αξιολογήσει την επόμενη δημοσίευση σου. Περίπου το 5% υποστηρίζει αυτήν την διαφορά , περιττό να πω ότι κατά κύριο λόγο είναι εκείνοι που αμφισβητούν ανακάλυψη των ριγών . Αυτό το ποσοστό περιλαμβάνει και εμένα πλέον. Ήμουν αρχικά με το πρώτο 80 % και είχα συμβουλεύσει τον Raphael αναλόγως . “

[ Disclaimer : Ξέρω τον Mathias Brust πολύ καλά, έχουμε συνεργαστεί  και έχουμε συνδημοσιεύσει ερευνητικά άρθρα στο παρελθόν ] .

Γνωρίζω πολύ καλά ότι  the pluralofanecdoteisnotdata (=ο πληθυντικός του ανέκδοτου, δεν είναι δεδομένα), αλλά το σχόλιο του Brust αντηχεί έντονα στα αυτιά μου. Έχω ακούσει πολύ παρόμοια επιχειρήματα κατά καιρούς από τους συναδέλφους μου στην φυσική . Το πιο ανησυχητικό απ ‘όλα είναι ότι η ιδέα του σχολιασμού μίας δημοσιευμένης εργασίας είναι στην καλύτερη απρεπής , και , στη χειρότερη περίπτωση, βλαβερή για την καριέρα σου. Εκεί έχει φτάσει η επιστήμη;

Ο Douglas Adams , σε ένα εμπνευσμένο απόσπασμα του στο Life, The Universe, and Everything, παίρνει την ψυχολογική έννοια που είναι γνωστή ως ” το πρόβλημα κάποιου άλλου (SEP ) ” και το χρησιμοποιεί ως βάση για έναν  αόρατο « μανδύα » υπό τη μορφή ενός SEP-πεδίου . ( Ευχαριστούμε τον Dave Fernig , επίσης θαυμαστής του Douglas Adams , που μου θύμισε την έννοια του SEP.) Όπως το θέτει ο Adams , αντί κάποιος να αποπειραθεί το σύνθετο διανοητικό του έργο,δηλαδή να σκεπτεί και να συμβάλλει ενεργά ή απλά να κάνει κάτι αόρατο , η έννοια του SEP είναι πολύ πιο εύκολη και εφαρμόσιμη . ” Μια κατάσταση SEP είναι κάτι που δεν μπορούμε να δούμε , ή δεν βλέπουμε , ή ο εγκέφαλος μας δεν μας αφήνει να δούμε , γιατί πιστεύουμε ότι είναι πρόβλημα κάποιου άλλου …. Ο εγκέφαλος το αφήνει απ’έξω, είναι σαν ένα τυφλό σημείο ” .

Το 80 % των ερευνητών στο οποίο αναφέρεται ο Brust είναι προφανώς της γνώμης ότι τα λάθη στη βιβλιογραφία είναι πρόβλημα κάποιου άλλου. Έχουμε αρκετά να μας απασχολούν ήδη με τη δικής μας έρευνας, δεν μας χρειάζεται να επαναλαμβάνουμε μετρήσεις που έχουν ήδη δημοσιευθεί στα μεγαλύτερα περιοδικά , έτσι δεν είναι;

Λάθος . Αυτό δεν είναι το πρόβλημα κάποιου άλλου . Αυτό είναι δικό μας πρόβλημά και πρέπει να το αντιμετωπίσουμε!

 

πηγή:  ARE FLAWS IN PEER REVIEW SOMEONE ELSE’S PROBLEM?