Czy nastąpił już restart, powrót do normalności lub nowej rzeczywistości? „Odpowiem pytaniem na pytanie. A czy jesteśmy poza pandemią? Uważam, że nie. Niektórzy nieco pośpieszyli się z odtrąbieniem restartu i powrotu do ‘normalności’. Na bieżąco czytam raporty i badania, a w ICM działa zespół 10 specjalistów rozwijający model symulacji przebiegu epidemii, które wykorzystuje Ministerstwo Zdrowia. Widzę, że sytuacja jest opanowana, ale to łatwo może się jeszcze odwrócić” – mówi Marek Michalewicz, dyrektor Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego Uniwersytetu Warszawskiego.
Wspomniany zespół to jeden z przykładów działania ICM UW w trakcie pandemii. „Jeszcze w lutym 2020 r. wskrzesiliśmy program modelowania epidemii grypy w Polsce, przy którym obecnie pracuje 10 ekspertów. Kieruje nim dr Franciszek Rakowski, w Samsungu zajmujący się obecnie badaniami nad sztuczną inteligencją i obliczeniami neuromorficznymi. Był głównym współautorem tamtego modelu. Obecnie dostosował go – wraz ze swoim zespołem z ICM- do symulowania rozwoju epidemii COVID-19. To model agentowy, najbardziej wyrafinowany z modeli, które są wykorzystywane w Polsce. Dodatkowo siedmiu członków tego zespołu jest w gronie 20 osób wyłonionych przez Ministerstwo Zdrowia jako eksperci modelowania obecnej epidemii wspierający decyzje rządu” – mówi Marek Michalewicz.
Modelowanie pandemii. Jak postawić trafne prognozy?
Przydatność modelu wynika z powiązania go z siatką geodemograficzną. Została sporządzona z dokładnością do 1 km. Uwzględnia wszelkie media i drogi transportu, instytucje publiczne, prywatne. Stanowią warstwy i poziomy interakcji sprzyjające rozprzestrzenianiu się wirusa. „Model pozwala nam dawać pewne predykcje np. co do tego, co wydarzy się, kiedy otworzymy szkoły albo odizolujemy wybrane części kraju lub instytucje albo środki transportu” – mówi Marek Michalewicz. Model ICM UW oparty został na tej samej metodzie, co model Fergussona z Imperial College, w oparciu o który rząd Borisa Johnsona zrewidował strategię postępowania w epidemii. W „branży” powstały jeszcze co najmniej dwa modele, które zresztą są także wykorzystywane: model różniczkowy, autorstwa zespołu z Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego oraz model autorstwa zespołu z Politechniki Wrocławskiej.
Spowodowane przez pandemię zmiany, ukierunkowane na interdyscyplinarność, są nieuniknione. Ich wyrazem powinna być przede wszystkim adaptacja matematyki, nauk matematycznych do pracy innych dyscyplin. Podział nauk jest oczywiście uzasadniony, ale czy to ma oznaczać ograniczanie się? Trzeba swobodnie przechodzić z jednego obszaru do drugiego. Sam jestem fizykiem i moim językiem jest matematyka, która opisuje świat za pomocą modeli.
Model Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego Uniwersytetu Warszawskiego to jeden z elementów, które mogą z nami pozostać po COVID-19. Marek Michalewicz liczy na to, że stanie się on podstawą modelu operacyjnego zarządzania wszelkimi epidemiami w Polsce. W tej chwili wykorzystują go Ministerstwo Zdrowia, Rządowe Centrum Bezpieczeństwa oraz Polskie Sieci Elektroenergetyczne. „Te modele są komplementarne. Szef naszego zespołu, dr Franciszek Rakowski dobrze to niedawno wyjaśnił, mówiąc, że nie da się scalić ich do jednego supermodelu, ponieważ nie byłby to wówczas niezależnie sprawdzalny. Ponadto każdy jest oparty na różnych metodach i może służyć innym celom. Żaden nie wyklucza drugiego, a każdy pozwala uchwycić co innego” – wyjaśnia.
Paradoksy lockdown: więcej kontaktów, nowe kolaboracje i projekty
W trakcie obecne pandemii ad hoc narodziło się także szereg pomysłów, propozycji współpracy, które mogą się przerodzić w projekty w oparciu o zasoby obliczeniowe i kompetencje Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego Uniwersytetu Warszawskiego. „Przede wszystkim dotyczy to współpracy ze służbą zdrowia. Pomysłów jest tak dużo, że trudno je obsłużyć. Mamy np. bardzo ciekawe przykłady współpracy z lekarzami ze szpitala przy Banacha w Warszawie czy ze szpitala we Wrocławiu” – mówi dyrektor ICM UW.
Wśród propozycji współpracy wyrosłych na kanwie pandemii nie ma natomiast jeszcze projektów biznesowych, które opierałyby się na analizie i adresowały jakiegoś problemu strategicznego dla firm komercyjnych. COVID nie wywołał jeszcze głodu na takie projekty. Są natomiast sukcesy naukowe. Do nich zaliczyć należy badania dr Anety Afelt, która była współautorką – bijącej dziś naukowe rekordy popularności – publikacji, która już w kwietniu przewidywała prawdopodobieństwo wystąpienia pandemii koronawirusa o parametrach i przebiegu choroby zbliżonych do tego, czego świadkami jesteśmy dzisiaj.
Model rozprzestrzeniania pandemii COVID-19 Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego Uniwersytetu Warszawskiego oparty został na tej samej metodzie, co model Fergussona z Imperial College, w oparciu o który rząd Borisa Johnsona zrewidował strategię postępowania w epidemii. W „branży” powstały jeszcze co najmniej dwa modele, które zresztą są także wykorzystywane: model różniczkowy, autorstwa zespołu z Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytetu Warszawskiego oraz model autorstwa zespołu z Politechniki Wrocławskiej.
„Dr Aneta Afelt jest analitykiem geografem, reprezentująca podejście one-health, nowy koncept, w którym wiąże się zdrowie ludzi, ze zdrowiem populacji zwierząt i środowiska naturalnego oraz bada wpływ niszczenia określonych nisz ekologicznych w związku z globalizacją. Publikacja z kwietnia 2018 to obecnie absolutny hit” – mówi Marek Michalewicz. Tematyką tą zajmuje się nadal, kontynuując badania i przekazując ekspertyzy w specjalnej radzie doradców naukowych Polskiej Akademii Nauk. Koordynuje także badania nad nieznanymi i nieuwzględnianymi dotąd czynnikami, które decydują o przebiegu COVID-19.
Stopniowanie korzyści z pracy zdalnej
Jednocześnie na ICM UW trwa nieprzerwanie praca dydaktyczna. Są to np. studia II stopnia z inżynierii obliczeniowej stworzone przez prof. Piotra Bały i prowadzone przez ICM od 2016 r. Odbyły się one bez przeszkód. Prowadzone są seminaria online, prestiżowe i cieszące się sporym zainteresowaniem. „Nasz zdalny model działania zainicjowaliśmy prawdziwym ‘trzęsieniem ziemi’, przekładając – w połowie marca, na dwa tygodnie przed wydarzeniem – naszą sztandarową, międzynarodową konferencję Supercomputing Frontiers Europe do formatu online. Nie straciliśmy żadnego z 50 prelegentów, zyskaliśmy za to ponad 1000 uczestników z 67 krajów świata, zapewniliśmy interaktywny tryb spotkania z gwiazdami supercomputingu” – mówi Marek Michalewicz. Warto dodać, że do obsługi wydarzenia i kolejnych spotkań w online inicjatyw w ICM UW wybrano polską firmę – Click Meeting.
Lockdown i pandemia mają także wpływ na codzienną działalność ICM, ale udało się go zniwelować. „Czuję się odpowiedzialny za mój zespół, dlatego ICM świetnie funkcjonuje w czasie pandemii zdalnie. W naukach obliczeniowych wystarczy zdalny dostęp do infrastruktury. Mamy dwie serwerownie i osoby zajmujące się bezpośrednio sprzętem w każdej chwili mają do nich dostęp” – mówi Marek Michalewicz. Obecna pandemia i nowy porządek działania, który spowodowała, daje także nadzieje na zainicjowanie pozytywnych zmian. W oparciu o dzisiejsze doświadczenia pracy zdalnej więcej może pojawić się interdyscyplinarności. „Być może będzie ona kiełkować z prostych, niezobowiązujących ‘wizyt’ na seminariach ICM czy z – paradoksalnie łatwiejszego dziś – kontaktu z naszymi naukowcami. Chciałbym, aby przedstawiciele innych dyscyplin zwyczajowo zaczęli odwiedzać ICM, aby zderzać pytania, problemy badawcze i metody z metodami i aparatem matematycznym oraz możliwościami obliczeniowymi, jakie daje nasz ośrodek” – mówi Marek Michalewicz.
Matematyka i informatyka zniszczą bariery, które istnieją dziś pomiędzy dyscyplinami
Marek Michalewicz jest także przekonany, że wpisuje się to w trend, który służy naprawie obecnego stanu nauki. Dziś często naukowcy są tak skoncentrowani na realizowaniu kariery naukowej, że zapominają po co zostali naukowcami, osiągając kolejne szczeble w hierarchii. Dlatego łatwiej okopać się we własnej, wąskiej dziedzinie. „Spowodowane przez pandemię zmiany, ukierunkowane na interdyscyplinarność, są nieuniknione. Ich wyrazem powinna być przede wszystkim adaptacja matematyki, nauk matematycznych do pracy innych dyscyplin. Podział nauk jest oczywiście uzasadniony, ale czy to ma oznaczać ograniczanie się? Trzeba swobodnie przechodzić z jednego obszaru do drugiego. Sam jestem fizykiem i moim językiem jest matematyka, która opisuje świat za pomocą modeli” – mówi Marek Michalewicz.
Wśród propozycji współpracy wyrosłych na kanwie pandemii nie widać natomiast jeszcze wyraźnie projektów biznesowych, które opierałyby się na analizie i adresowały jakiś problem strategiczny dla firm komercyjnych z uwzględnieniem dynamiki epidemii. Są natomiast sukcesy naukowe. Do nich zaliczyć należy badania dr Anety Afelt, która była współautorką – bijącej dziś naukowe rekordy popularności – publikacji, która przewidywała prawdopodobieństwo wystąpienia pandemii koronawirusa o parametrach i przebiegu choroby zbliżonych do tego, czego świadkami jesteśmy dzisiaj.
„Niestety nie uważam, że zmiany zajdą szybko. Być może to dziesięciolecia, choć początki już są. Matematyka jest na tyle uniwersalna, że może wkroczyć w inne dyscypliny. Mówi się o matematyzacji biologii i innych dziedzin. Ale swoje zyska także humanistyka, m.in. poprzez wykorzystanie algorytmów sztucznej inteligencji, Natural Language Processing, czy metod grafowych, sieciowych i semantycznych, które zostaną wykorzystane w językoznawstwie, literaturoznawstwie, historii czy archeologii. Nagle okazuje się, że językiem skutecznie prowadzącym do okryć jest matematyka. Do tego dochodzi informatyka, a jej kwintesencją jest opisywanie procesów. Procesy badawcze i poznawcze można opisać za pomocą algorytmów” – dodaje.
W tym sensie matematyka i informatyka zniszczą bariery, które istnieją dziś pomiędzy dyscyplinami. „Nie wiem, czy wszystkie. Może poezja czy malarstwo w dużej mierze powinny pozostać poza. Ale tylko dzięki tego typu zmianom rozwijają się tak szybko nauki biologiczne, a dzisiejsza humanistyka ma w tym szansę na renesans” – podsumowuje Marek Michalewicz.
