Caterina Pietro, cattedra e professore di ingegneria civile e ambientale, discute il futuro delle infrastrutture, l'urgenza di integrare sistemi su larga scala e le competenze necessarie agli studenti per risolvere i problemi di domani.
D. Quali recenti sviluppi nell'ingegneria civile e ambientale hai entusiasmato per il futuro del settore?
R. È un buon momento per fare questa domanda. Di recente ho partecipato a un vertice dell'American Society of Civil Engineers (ASCE), che avviene ogni 10 anni circa. Abbiamo discusso a lungo di questo argomento e vedo tre temi principali che emergono negli anni a venire.
Uno è come le persone vivranno nelle città del futuro, che devono essere resilienti e sostenibili e potrebbero includere città galleggianti, città artiche e megalopoli. L'urbanizzazione di massa sta determinando la necessità di reinventare le infrastrutture, ma i libri di testo non sono ancora stati scritti su come costruire queste nuove città. Credo che due aree siano fondamentali per il futuro dell'istruzione nella CEE:ingegneria dei materiali avanzata e sistemi urbani basati sui dati. Oltre all'acciaio e al cemento che abbiamo usato nel secolo scorso, useremo alte prestazioni, adattabile, energia efficiente, materiali a bassa impronta di carbonio. È molto diverso da 30 anni fa, quando le materie dei materiali avanzati e la scienza dei dati non facevano parte di questa disciplina.
Un altro tema è la necessità per gli ingegneri di essere preparati a progettare e gestire sistemi di sistemi. Il campo sta diventando sempre più interdisciplinare, in gran parte dovuto al riconoscimento dell'interrelazione dei sistemi urbani. Infrastruttura. Trasporto. Distribuzione delle risorse idriche. Sistemi alimentari. Protezione ambientale. Salute umana. Questi sistemi devono essere integrati e ottimizzati in modo olistico, e saranno gli ingegneri civili e ambientali a guidare questi team multidisciplinari.
Finalmente, tutto questo progresso avverrà nel contesto di un clima che cambia. Questo è il terzo tema. Sono gli ingegneri civili che devono capire come vivranno le persone su questo pianeta, e il nostro lavoro diventa sempre più impegnativo poiché la società perde tempo a mettere in discussione le realtà del cambiamento climatico globale. La maggior parte delle città si trova sulla costa, dove i residenti affrontano l'innalzamento del livello del mare e una maggiore frequenza e gravità delle tempeste. Dobbiamo comprendere gli impatti dei cambiamenti climatici sui processi ambientali, dobbiamo mitigare i gas serra, e dobbiamo adattarci a nuovi stili di vita. Se progetteremo città galleggianti per accogliere l'urbanizzazione di massa, devono resistere a queste condizioni mutevoli.
D. I docenti di questo dipartimento sembrano collaborare ampiamente con colleghi di altri campi. Perché il lavoro di questo dipartimento coinvolge così tante diverse aree di studio?
R. Il motivo per cui siamo così collaborativi è perché costruiamo grandi, sistemi ingegneristici complessi. E mentre gli ingegneri civili e ambientali comprendono questi sistemi nel complesso, il processo richiede la collaborazione con tutti i tipi di altri ingegneri, umanisti e scienziati sociali, così come persone della finanza e del governo. L'obiettivo è quello di servire una soluzione ottimale per l'intera società. Cinquanta anni fa, ottimizzeremmo un sistema di distribuzione dell'acqua senza considerare quanta energia ci vuole per pompare l'acqua. Progetteremmo strade considerando i modi migliori per le persone di spostarsi con la minima congestione, ma non abbiamo pensato all'inquinamento che veniva da tutte quelle automobili. Costruiremmo massicce strutture in cemento senza preoccuparci delle emissioni di gas serra associate.
Non è più sufficiente progettare e ottimizzare un singolo sistema alla volta. Dobbiamo pensare all'integrazione di tutte queste cose:infrastrutture fisiche, distribuzione dell'acqua, mobilità, opera, salute umana, energia, cibo. Perché sono correlati. Sappiamo già che se ne ottimizzi uno senza considerare gli altri, otterrai una soluzione olistica subottimale.
D. Cosa c'è di nuovo nell'istruzione universitaria nella CEE? In che modo gli studenti stanno portando il loro apprendimento oltre la classe?
R. Oltre a tutte le conoscenze fondamentali di cui hanno bisogno gli studenti, in ingegneria strutturale, idrologia, meccanica e protezione ambientale, ora è più importante che mai per gli studenti acquisire quelle che vengono chiamate "abilità di potere". L'apprendimento permanente, comunicazione e lavoro di squadra. Storicamente, queste erano chiamate competenze trasversali, come se fossero cose che hai appena raccolto lungo la strada, mentre si fa il "duro" lavoro degli insiemi di problemi. No. Non solo queste abilità a volte sono più difficili da acquisire, ma possono essere ancora più importanti. Se hai le capacità di potere, allora sai come essere pieno di risorse, sai come andare a trovare le persone di cui hai bisogno, sai come comunicare con una serie di persone diverse, e sai lavorare efficacemente con persone di diverse discipline, sfondi, prospettive. I laureati con queste competenze sono una risorsa importante per i datori di lavoro.
La verità è, lo facciamo già molto bene a Princeton. I nostri laureati sono molto ben preparati per il futuro. Stiamo istruendo in modo tale che gli studenti vadano oltre i problemi di ingegneria che presentiamo loro per identificare e formulare i problemi delle sfide di domani. Gli studenti sviluppano più della capacità di scrivere e presentare, imparano a conoscere il loro pubblico e ad adattare i loro messaggi. E praticano l'attento equilibrio del lavoro di squadra, che può essere difficile per gli studenti che hanno avuto così tanto successo individualmente.
Prendiamo ad esempio la mia lezione sulle implicazioni ambientali della produzione di energia, CEE 304. È un argomento gigantesco. Quindi il mio approccio è insegnare i principi fondamentali per circa metà del corso, e il resto del corso si concentra sullo studio indipendente. Gli studenti affrontano sfide ambientali a loro scelta. Potrebbe essere il cambiamento climatico globale, o potrebbe essere l'inquinamento da mercurio nei Grandi Laghi o le piogge acide nel nord-est o le fuoriuscite di petrolio nel Golfo. Devono capire quali principi ingegneristici sono necessari per comprendere questa sfida ambientale. Poi devono pensare a soluzioni innovative a questi problemi. A volte le soluzioni non sono tecniche, ma invece sono strumenti politici o incentivi economici. Finalmente, il corso culmina con progetti in team, iniziando con la suddivisione del lavoro e cercando di capire come riunire il tutto. Devono comunicare i dettagli tecnici per un pubblico laico, e successivamente presentarli a una giuria di esperti che li valutano. L'apprendimento permanente, lavoro di squadra, e comunicazione. Il lavoro "duro" che svolgono è quello di studiare i principi di ingegneria pertinenti. Ma il potere arriva nel dimostrare chiaramente che hanno appreso questi principi in profondità. È un pacchetto totale.
