Веднаш по новогодишните празници Наука за сите имаше прилика и задоволство да разговара со физичарот и квантитативниот биолог, Илија Дуковски. Неговата огромна љубов кон природните науки уште како дете го мотивирала да запише и дипломира теоретска физика на Белградскиот универзитет во Србија, а подоцна и да стекне докторат по компјутациона физика на Универзитетот во Масачусетс, Амхерст, во САД. Веќе подолго време работи во Лабораторијата на проф. Даниел Сегре по биоинформатика која е дел од Универзитетот во Бостон. Автор е на повеќе десетици научни трудови и патенти од областа на статистичката физика, електроника и полупроводници, математичкото моделирање и симулирање, а во поново време и од областа на квантитативната биологија. Неговите сегашни истражувачки интереси ги вклучуваат цревниот микробиом, метаболизмот на ракот, нестабилностите во растот на бактериските колонии и демографскиот шум. Предава и Биоинформатички дипломски семинар на Универзитетот во Бостон. Интервјуто за Наука за сите го водеше Атанас Кирјаковски и во негово име и во име на целиот тим на Наука за сите му благодариме на Илија за одвоеното време и уште повеќе за изразената желба за понатамошна соработка.
Ова е првиот дел од интервјуто во кој зборуваме со д-р Дуковски како физичар. Во вториот дел кој ќе биде објавен подоцна, ја разговараме неговата работа како биолог.
АК: Здраво Илија! Ти благодарам што одвои време по новогодишните празници за разговоров и дозволи ми да ти ја честитам Новата година.
ИД: Ти благодарам за поканата и среќна Нова година!
АК: Би сакал најпрво да те замолам да се претставиш.
ИД: Работам на Универзитетот во Бостон, во групата на Даниел Сегре. Се занимавам со биофизика, биоинформатика и она што денеска се нарекува „квантитативна биологија“. Воглавно се занимавам со симулации на раст на бактериски колонии. Со наука започнав уште во основно училиште, во Тетово, од каде што и потекнувам. Уште тогаш одев на натпреварувања по физика и на некој начин знаев дека ќе ја студирам оваа наука. Бев сигурен во тоа. Потоа запишав теориска физика во Белград каде што дипломирав на тема од квантна информација и телепортација и потоа заминав во Америка на Универзитетот во Масачусетс, во Амхерст (УМАС), каде што докторирав статистичка физика. Се занимавав со развој на Монте Карло алгоритми за симулации на комплексни системи. Потоа продолжив на пост-докторска позиција на истиот универзитет на полимерна физика, а потоа се вработив во силиконската индустрија и работев во приватна фирма едно добри девет години. За жал, со кризата во 2008 година фирмата не стоеше баш најдобро и ја изгубив таа позиција (неколку години подоцна) и тоа беше шанса да ја променам областа и да одам накај биологијата која отсекогаш на некој начин ме интересирала паралелно со физиката. Во моментов работам на одличен спој од тие две области.
АК: Значи почна како физичар, првично целиот твој академски живот го посвети на физиката и докторираше на теми од статистичка физика, а подоцна – ако може така да се изразам – направи „квантен скок“ во биоинформатиката. Ајде вака на почетокот да разговараме за тебе како физичар бидејќи првичниот тренинг и образование ти е во таа област. Што претставува статистичка физика и зошто се насочи кон неа? Што конкретно истражува статистичката физика?
ИД: Статистичката физика е област на физиката која се занимава со системи, со огромен број на т.н. „степени на слобода“. Тоа значи дека се занимава со системи кои имаат огромен број на честички, делови или подсистеми. Започна како една теориска област која се занимаваше со проблемите на термодинамиката, и тоа се фазни премини како што е на пр. вриењето на водата, преминот на течноста во гас, критични појави како фазни премини во магнетски системи, итн. Во деведесетите години кога отидов на пост-дипломски студии, таа област доживеа на некој начин бум во смисол на истражување на критичните појави, особено на т.н. „самоорганизирана критичност“, која во тоа време многу ме интересираше. Методите кои ги развивав во статистичката физика за време на пост-докторските студии го користеа методот (феноменот) на самоорганизирана критичност за симулации на исклучително комплексни системи.
АК: Значи ова поле во кое работеше, односно статистичката физика, претставува сврзно ткиво помеѓу останатите делови од физиката.
ИД: Токму така. И не само тоа, туку добар број на статистички физичари, подоцна со развојот на геномиката, прејдоа во информатика на биологија затоа што биолошките системи всушност гледано од физичарска гледна точка се токму такви системи со огромен број на степени на слобода, системи во кои статистичката физика токму може да има што да каже и да се занимава со нив.
AK: Методите коишто се употребуваат во статистичката физика може слободно да се употребат и да се адаптираат во проучувањето на биолошките системи. Како изгледа едно истражување во областа на статистичката физика? Дали тоа повеќе е градење на модели, симулирање на одредени физички појави или пак во голем дел се базира на експериментален метод? Како се потврдуваат информациите во статистичката физика?
ИД: Во шеесетите години, статистичката физика се базираше врз експерименти кои проучуваа термодинамички системи и од тие експерименти – магнетни премини, премини во областа на суперфлуидност, суперпроводници итн. – се разви една методологија која е моќна во смисол на нејзината примена во други комплексни системи. Денеска статистичката физика користи податоци од најразлични области. Тоа може да биде областа социологија, може да биде биологија, може да најде примена во најновата област на машинско учење итн. Деновиве, статистичките физичари кои се занимаваа со други области, во биологијата на пример, често се занимаваат токму со развивање на модели и применуваат методи за изучување на одредени феномени во области кои не мора да значи дека се од физиката. Јас конкретно се занимавав со развој на Монте Карло метода за истражување на т.н. фазен простор, односно состојбите во кои еден комплексен систем може да се најде. Заради фактот што бројот на состојби во еден комплексен систем е огромен и не е возможно да направиме модел кој би се нашол во сите тие можни состојби, ние на некој начин вршиме семплирање на состојбите на системот, на еден стохастичен начин, на еден случаен начин, што значи дека случајноста тука влегува во игра. Поради тоа методата се вика „Монте Карло“, пред сè поради познатата коцкарница нели, во Монако.
АК: Многу интересно. Бидејќи разговарам со физичар, ја користам оваа прилика да прашам она што отсекогаш мене ме интересирало лично, а мислам дека и нашите читатели би ги интересирало: што се тоа квантни компјутери? Која е разликата од класичните, кои се предностите, кои се недостатоците, и ако може да се праша, за колку време ќе играме “Call of Duty” на истите?
ИД: Квантните компјутери се една многу интересна област во теоретската физика. Јас се занимавав со тоа кога ја пишував дипломската работа во Белград. Квантните компјутери се премин на една парадигма (фенси збор), во начинот на размислување на тоа како ќе се врши компјутација во иднина. Значи не се работи за систем кој би ги забрзал алгоритмите кои се користат во класичната компјутерска наука, туку се работи за еден систем кој има огромен број на состојби и со манипулација на тие квантни состојби можна е паралелна компјутација на огромен број битови или квантни битови. Видот на проблеми кои може да се решат со квантните компјутери се такви што во принцип се исклучително тешки ако не и невозможни да се решат со еден класичен компјутер. Е сега, за колку време ќе може да играме Call of Duty, некои компании мислам дека работат на развој на квантни компјутери, но дали нашата генерација ќе биде таа која ќе ги користи квантните компјутери во секојдневниот живот јас навистина не знам. Мислам дека не. Мислам дека следната генерација ќе биде таа која… која…
АК: Која ќе ги ужива плодовите.
ИД: Која ќе ги ужива плодовите, но никогаш не се знае затоа што брзината со која се развиваат овие полиња е неверојатна.
АК: Јас пак имам чувство дека нашите генерации коишто живеат во овој модерен период се на некој начин на преминот помеѓу онаа исклучително напредна технологија којашто би овозможила драстично продолжување на животот на луѓето и технологија којашто би овозможила да се изведуваат многу големи компјутации невозможни во овој момент, барем не на сегашните персонални компјутери. Се надевам дека науката и технологијата уште побрзо ќе се развиваат со цел и ние донекаде да успееме да ги почувствуваме бенефитите барем во продолжувањето на нашата долговечност.
Што мислиш, кои се најактуелните прашања во полето на физиката во моментов и зошто?
ИД: Мислам дека физиката, барем во она што јас се занимавам, преоѓа на некој начин во областа на биологијата и мислам дека некаква интеграција помеѓу физиката и биологијата е таа која ќе доминира во 21-от век. И тоа всушност се случува во моментот и некои од прашањата за коишто може да зборуваме од мојата област се токму тие кои се актуелни. Значи има статии коишто се занимаваат со биолошки системи и кои се објавуваат во часописи кои традиционално беа во полето на физиката. Постојат и неколку други области секако во областа на теоретската физика во т.н. „високи енергии“, каде што се случува некој застој во полето на т.н. „теорија на струни“ кои мислам дека ќе доведе до нови области како на пример во полето на квантна гравитација и мислам дека ќе видиме некакво обновување на таа цела област во блиска иднина.
АК: Во однос на квантната механика би те запрашал – која ти е омилена шега? Знам дека честопати по форуми на „гикови“ знаат да кажат добра шега од ова поле. Така што, имаш ли и ти омилена шега за квантната механика?
ИД: Постои онаа класична шега за Хајзенберг, но мора прво да кажам малку што е во позадина на шегата. Значи, во квантната механика постои начело на неопределеност што значи дека ако ја знаеш точно својата брзина или брзината на некоја честички, не може да кажеш скоро ништо за местоположбата на честичката и обратно – ако точно знаеш каде се наоѓа некој објект може да се каже скоро ништо за брзината на тој објект. Е сега, полицаец го застанува квантниот физичар во својата кола и го прашува „Па знаеш ли ти со која брзина си возел??”, на што физичарот одговара „Не, ама знам точно каде сум.“
АК: Ха ха ха, добра е. И јас слушнав една многу добра којашто прашува „Дали знаеш што е разликата помеѓу квантен механичар и автомеханичар?“ Јас знаеш оваа шега или?
ИД: Ха ха ха, не се сеќавам, дали беше големината на гаражата или?
АК: Квантниот механичар може да ја внесе својата кола во гаражата и без да ја отвори вратата…
ИД: Ха ха ха, преку квантен „тунелинг“…
АК: Да да да… оставаме на нашите читатели да ја разберат шегава, нека истражат подлабоко.
ИД: Нека одат на Гугл, ха ха…
Тука завршува првиот дел од разговорот со Илија Дуковски. Вториот дел кој исто така е исклучително интересен, ќе биде објавен подоцна.
Прочитај го вториот дел од интервјуто тука.
