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A pesquisa científica e o avanço tecnológico andam de mãos dadas desde a invenção da roda. Sem investigação, falta-nos a base de conhecimento para fazer avançar o estado da tecnologia e, sem avanço tecnológico, falta-nos a base funcional para uma maior exploração científica. Em seu novo livro, The Genesis of Technocientific Revolutions, o professor de tecnologia e políticas públicas da Universidade de Harvard, Venkatesh Narayanamurti, e o cientista sênior do Sandia National Laboratories, Jeffrey Y. Tsao, exploram a relação simbiótica entre esses dois conceitos e como sua interação pode ser modulada para melhor servir o ritmo cada vez mais acelerado das descobertas tecnocientíficas do século XXI.
Extraído de THE GENESIS OF TECHNOSCIENTIFIC REVOLUTIONS: RETHINKING THE NATURE AND NURTURE OF RESEARCH, de VENKATESH NARAYANAMURTI E JEFFREY Y. TSAO, publicado pela Harvard University Press. Copyright © 2021 do Presidente e Fellows do Harvard College. Usado com permissão. Todos os direitos reservados.
A rede é hierárquica: o aninhamento de perguntas e respostas
A forma como o conhecimento científico e tecnológico é hierárquico decorre do aninhamento discutido no último capítulo, tanto dos factos e explicações científicas como das funções tecnológicas e das formas que as cumprem.
Na ciência, no topo da hierarquia estão os fatos – padrões brutos nos fenômenos observados. Esses padrões podem ser considerados perguntas: Por que ocorre um padrão específico? Por que quando alguém solta uma bola ela cai e cai mais rápido quanto mais longe ela cai? As explicações desses padrões brutos estão um nível abaixo na hierarquia e podem ser consideradas respostas a essas perguntas: a explicação de Galileu, no século XVI, do padrão distância-tempo observado era que as velocidades das bolas em queda aumentavam linearmente com o tempo. Mas esta resposta, ou explicação, torna-se outra questão: Porque é que as velocidades das bolas em queda aumentam linearmente com o tempo? Esta questão exige uma explicação mais profunda, uma resposta mais profunda: a explicação de Newton foi que a gravidade é uma força, que as forças uniformes causam aceleração uniforme e que a aceleração uniforme causa aumentos lineares na velocidade. A compreensão científica é sempre incompleta, é claro, por isso há sempre um ponto em que não temos uma explicação mais profunda. Isto não diminui de forma alguma o poder das explicações que existem: a ciência procura porquês próximos, mas não insiste em porquês últimos. A teoria geral da relatividade explica as leis da gravidade de Newton, mesmo que a sua própria origem ainda não tenha sido explicada.
Na tecnologia, no topo da hierarquia estão as funções desejadas pelo homem. Estas funções apresentam problemas que são resolvidos por formulários abaixo delas na hierarquia. As formas cumprem funções, mas essas formas apresentam novos problemas que devem ser resolvidos em níveis sucessivamente mais profundos. Passando da nomenclatura problema-solução para a nomenclatura equivalente pergunta-resposta, podemos dizer que o iPhone representou uma questão tecnológica: como criar um telefone celular com capacidade de Internet e um display interativo programável por software? Uma resposta parcial veio na forma de superfícies capacitivas multitoque, abrindo um espaço de design significativo para a interação do usuário quando vários dedos são usados ​​simultaneamente. Mas a própria opacidade das superfícies multitoque existentes tornou-se uma questão: como tornar as superfícies multitoque transparentes para que a tela fique visível? O display de superfície transparente multitoque forneceu uma resposta.
Por outras palavras, a ciência e a tecnologia estão ambas organizadas em hierarquias de pares de perguntas e respostas, com qualquer pergunta ou resposta tendo duas “faces”. Uma face, apontando para baixo na hierarquia, representa uma pergunta para uma resposta logo abaixo dela na hierarquia. A outra face, apontando para cima na hierarquia, representa uma resposta a uma pergunta logo acima dela na hierarquia. Enfatizamos que nossa representação de perguntas como respostas “acima” e de respostas como perguntas “abaixo” é arbitrária – não significa importância ou valor relativo, mas simplesmente pretende ser consistente com o uso comum. Na ciência, uma explicação é mais profunda e “fundamental” do que o facto que explica, especialmente se generalizar para explicações de muitos outros factos. A relatividade especial é, nesse sentido, mais profunda do que a constância de c porque responde à questão de por que c é constante; também responde à questão de quanta energia é libertada durante a fissão e fusão nuclear. Na tecnologia, as formas são mais profundas e “fundamentais” do que as funções que desempenham, especialmente se tiverem sido adaptadas para cumprir muitas outras funções. A tela de superfície transparente multitoque é mais fundamental do que o iPhone porque não apenas ajuda a responder à questão de como criar o iPhone, mas também ajuda a responder à questão de como criar telas interativas com humanos em geral. A borracha é mais fundamental do que um pneu de bicicleta porque não só ajuda a responder à questão de como criar um pneu de bicicleta, mas também ajuda a responder à questão de como criar uma infinidade de outros tipos de pneus.
A rede é modular: facilitando a exploração e exploração
Perguntas e respostas científicas estreitamente relacionadas são organizadas no que poderíamos chamar de domínios científicos, aos quais nos referiremos como módulos de conhecimento científico. Problemas e soluções tecnológicas que interagem estreitamente são organizados em componentes de engenharia, que chamaremos de módulos de conhecimento tecnológico.
Perguntas científicas intimamente relacionadas são frequentemente respondidas dentro de um domínio de conhecimento científico, ou módulo de conhecimento científico, com base em vários subdomínios aninhados dentro de um domínio maior. Uma questão relacionada a algum fenômeno de transporte de elétrons em uma estrutura semicondutora específica reside no amplo domínio da ciência dos semicondutores, mas a resposta pode exigir uma compreensão integrada tanto do subdomínio da física do transporte de elétrons quanto do subdomínio da ciência dos materiais da estrutura sintetizada. . A subquestão associada à física do transporte de elétrons pode exigir uma compreensão integrada do subdomínio dos elétrons em vários tipos de estruturas (materiais a granel, heterojunções, nanoestruturas, nanoestruturas acopladas) e dos subsubdomínios de interações de elétrons com fônons nessas estruturas. A subquestão associada à ciência dos materiais da estrutura sintetizada pode exigir uma compreensão dos subsubdomínios de substratos e epitaxia, filmes finos ou fabricação pós-síntese de materiais. Em outras palavras, podemos pensar nos domínios do conhecimento científico como uma hierarquia modular e pensar nos seus subdomínios como submódulos e subsubmódulos.
Do mesmo modo, problemas tecnológicos estreitamente relacionados são frequentemente resolvidos por componentes tecnológicos chave, ou módulos de conhecimento tecnológico, talvez integrando múltiplos subcomponentes aninhados em componentes maiores. Um iPhone é um componente composto de muitos subcomponentes, e cada subcomponente é subdividido de forma semelhante. Podemos pensar no “problema” do iPhone como um componente que é “resolvido” por seus subcomponentes – um gabinete, um display, uma placa de circuito impresso, uma câmera e portas de entrada/saída. Podemos pensar no “problema” de uma placa de circuito impresso como um subcomponente que é “resolvido” por subcomponentes que incluem chips de circuito integrado de baixo consumo de energia. Por outro lado, um iPhone também é um componente aninhado em uma hierarquia de funções de uso. Um iPhone pode ser usado como solução para o problema de “executar” um aplicativo de mensagens de texto; um aplicativo de mensagens de texto pode ser usado como solução para o problema de envio de mensagens de texto em massa para um grupo de amigos; a mensagem de texto em massa poderia ser usada como uma solução para o problema de organizar o grupo de amigos num protesto na Times Square; e o protesto em Times Square pode ser parte de uma solução para o problema de organizar um movimento social mais amplo para alguma causa social desejada pelo homem.
Poderíamos perguntar: Por que o conhecimento científico e tecnológico é modular? São modulares porque são sistemas adaptativos complexos – sistemas sustentados e adaptados ao seu ambiente por mudanças internas complexas – e virtualmente todos os sistemas adaptativos complexos são modulares (Simon, 1962). Sistemas adaptativos complexos exploram os seus ambientes e exploram os seus ambientes para melhorar essa exploração. A modularidade permite a eficiência, tanto na exploração do conhecimento existente sobre o ambiente como na exploração desse ambiente para criar novos conhecimentos.
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