måndag 23 april 2007

Labbet

Jag har nämnt att jag sitter på ett labb på eftermiddagarna, men inte så mycket om vad jag gör. Eftersom jag läser inriktningen "biologiska system" på teknisk matematik-programmet så ansökte jag om lite bio-relaterade avdelningar för min labbplacering. Jag hamnade på en avdelning som på engelska har namnet "Chemical Engineering", och jag pysslar där med biokemi tillsammans med min handledare Murakami. Att vara matematiker på kemilabb har visat sig intressant på sistone, men jag ska nog börja historien från början.

Eftersom labbet mest består av studenter på olika nivåer är det rätt hög omsättning på folk, även om förstås professorn och andra anställda bistår med kontinuitet. Det projekt (eller den projektserie) jag deltar i handlar om att undersöka hur det går till när beta-karoten oxideras (alltså angrips av syre, och därmed förlorar sin biologiska funktion). Projektet går också ut på att se hur antioxidanter som till exempel E-vitamin och C-vitamin kan användas för att fördröja oxidation, och att plocka fram matematiska modeller för hur reaktionerna fortlöper över tid.

Beta-karoten kanske inte låter som världens mest intressanta ämne, men kroppen kan göra om det till A-vitamin, som är en bristvara framförallt i kost i u-länder (hundratals miljoner människor har A-vitamin-brist, vilket leder till miljontals dödsfall varje år). Labbet håller dock snarast på med grundforskning, och inte direkt forskning på beta-karoten i mat, där man måste ta hänsyn till allsköns joner, proteiner och annat som vi slipper.

Arbetet på labbet började för ungefär 10 år sedan, då en doktorand tog fram en modell för hur beta-karoten, löst i olja, oxideras vid olika syrekoncentrationer och temperaturer. Det resulterade i en modell med 4 reaktioner och 8 tidskonstanter, vars värden uppskattades genom att man försökte få den matematiska modellen att stämma så väl som möjligt med experimentella data.

Allteftersom har olika människor gjort sina bidrag till modellen, och lagt till fler vitaminer, en vattenfas, masstransport av syre osv. När jag hoppade in var modellen uppe i sisådär 25 reaktioner, och fler tidskostanter än jag brydde mig om att räkna. Murakamis bidrag var att se vad som hände om man lade till C-vitamin, och att försöka uppskatta ytterligare en handfull tidskonstanter för nya reaktioner: Masstransport av C-vitamin mellan oljefas och vattenfas, hur C-vitamin reagerar med syre, hur C-vitamin reagerar med E-vitamin, och lite ytterligare reaktioner där tidigare reaktioners restprodukter reagerar med varandra. Ungefär så krångligt som det låter, men tabellerar man reaktionerna blir det åtminstone någon form av system i det hela.

Jag var minst sagt överväldigad först, och undrade lite om modellen inte var lite väl vildvuxen. Eftersom jag inte är kemist "på riktigt" hade jag dock svårt att framföra invändningen, utan tänkte att det fick visa sig. En av de första sakerna jag gjorde var att översätta koden från programmerinsspråket Fortran 77 (som fyller 30 år i år!) till Matlab (som visserligen har en nästan 30 år lång historia, men som uppdateras ett par gånger per år). I Matlab gjorde jag mitt bästa för att först och främst orientera mig själv i modellen, för att så småningom kunna bidra med något själv. Jag hittade ett antal buggar i Fortrankoden när jag försökte översätta, som gjorde att vissa simuleringar räknade (måttligt) fel, men inget som inte kunde rättas till. Jag undrade också försiktigt om det inte var vanskligt att försöka uppskatta så många tidskonstanter med så relativt få experiment, men fick väl inte så mycket gehör för det. Så hade man gjort länge, och det var inget konstigt med det, ungefär.

Ett förslag förra terminen ledde dock till resultat, om än inte riktigt det tänkta: Jag föreslog att vi skulle experimentera med och räkna på masstransport av C-vitamin (mellan vatten och olja) utan att de andra kemikalierna var med i leken, så att det skulle vara lättare att reda ut vad som var vad. Resultatet blev att Murakami kom fram till att det nog inte fanns någon masstransport alls (C-vitamin är i princip inte fettlöslig), utan att det bara hade verkat så när hans företrädare tänjt lite på tidigare dataresultat, där något annat ämne hade hamnat i oljefas och misstagits för C-vitamin.

Mitt modelleringsarbete har på det stora handlat mer om att hitta fel och brister i tidigare arbeten än att egentligen komma med något nytt, och det mest fruktsamma har varit att angripa den överdrivna komplexiteten i modellerna. Först påvisade jag att man i Murakamis komplicerade modell kunde "flytta över" reaktioner från vissa reaktionsvägar till andra, och på så sätt få fram flera olika modeller som alla stämde överens med observerade data. Jag menade att vi kanske skulle göra lite större undersökningar och kolla hur djupt problemen gick, men han tyckte att det nog inte var något större problem, och att hursomhelst var ju de flesta reaktioner redan publicerade och välkontrollerade av hans företrädare, så vi behövde bara kolla de nya reaktionerna som han lagt till. Jag antar att han försökte köpslå med ödet, men det fanns nog inget bra sätt att påtala det för honom.

Diskussionen rann den gången till stor del ut i sanden, eftersom han i vilket fall som helst inte kunde göra större förändringar i modellen innan hans magisteruppsats skulle vara klar (i februari). Han var inne i slutfasen på 2 års arbete, och för honom var det förstås viktigast att få magisteruppsatsen skriven i tid. Vi kom överens om att kolla på det igen när vår-/sommar-terminen började, då han började doktorera och inte hade samma tidspress.

Jag fortsatte dock på egen hand, och hittade samma problem i den modell Murakami utgått från (utan C-vitamin), som visserligen var mindre komplicerad, men ändå långt från simpel. Murakami menade dock igen att den var svårt att göra något åt, eftersom den var beskriven i en prisbelönt artikel från labbet. Sådana politiska hänsyn är förstås helt främmande för mig, men det är en viktig aspekt av japansk kultur, och ingår i hur man visar respekt för sina äldre och sina företrädare. Eftersom terminen började lida mot sitt slut och Murakami blev rätt stressad tog jag och lugnade mig lite, och jag hade själv lite tentor att fokusera på istället. Eftersom jag knappt har någon direkt kontakt med professor Yonemoto, utan Murakami sköter den saken, så vet jag inte om något jag säger någonsin når Yonemoto. Kanske är respekten för de äldre så stor att Murakami inte kunnat göra mycket annat än att måla in sig i ett hörn, och jag har heller inte gått över hans huvud och pratat med Yonemoto direkt.

Den nya terminen började dock härom veckan och jag frågade Murakami om hur han föreslog att vi skulle gå vidare, han med sin doktorering, och jag med mitt modellarbete. Det verkade dock som om han helt förträngt vad jag gjort förra terminen, eller åtminstone hoppades att jag hade glömt. Hans plan var att utgå från den gamla modellen och bygga vidare med ytterligare komplexitet, denna gång genom att blanda oljefasen och vattenfasen i en emulsion, och hans förslag var att mitt arbete skulle vara att bistå honom i det.

Jag kände dock inte alls att det var en tillfredsställande lösning, så jag föreslog att jag kunde gå tillbaka till den allra första modellen och undersöka den. Till exempel kunde jag försöka hitta någon form av konfidensintervall för de olika reaktionskonstanterna, och undersöka vilka värden som är mer respektive mindre tillförlitliga. Han gick med på det - jag vet inte om det var för att han inte kunde säga nej; eller för att han verkligen ville veta; eller för att han trodde att jag åtminstone där skulle hitta fast grund att stå på, och på så sätt få mig att acceptera metoden.

Tidigare idag presenterade jag första resultatet för Murakami, ett värde går att rucka med minst en faktor 10^8, och genom att kompensera med de övriga värdena får man fortfarande lika bra matchning mellan modell och experiment.

Murakami försökte återigen köpslå med ödet, och menade att det första värde jag undersökte och visade honom var det minst viktiga, och att det bara var dom andra reaktionerna som egentligen var viktiga. Man kan ju bli matt för mindre. Jag visste inte riktigt vad jag skulle säga, som matematiker kan jag förstå siffran 100 miljoner, men vet inte hur man bemöter en naturvetare som menar att en osäkerhet på en faktor 100 miljoner inte är så viktig. (Jag kan inte hålla mig från den komiska vinkeln, och bryter här in med ett citat från den första artikeln: "the reliability of the model constants obtained in this research is considered to be high". Hoppsan!)

Så ikväll håller jag som bäst på och räknar fram intervall för de andra värdena (som Murakami idag menade var de viktiga, får se vad han säger imorgon). Det ser tyvärr inte så ljust ut för min stackars handledare, några värden verkar visserligen någorlunda snälla (kanske en värdesiffra), men de flesta slår på faktorer om både 10, 100 och 10^11 (jepp, hundra miljarder).

Jag misstänker att sagan inte slutar här, om inte annat kommer det bli intressant att presentera mina resultat inför hela labbet vid nästa redovisningstillfälle, och få reda på vad Yonemoto har att säga.

Första gången på länge som jag verkligen ser fram emot ett redovisningstillfälle.

2 kommentarer:

Anonymous Erik Månsson sa...

Hoppsan, det låter ju inte jättelyckat att man kan "kompensera" parametrarna mot varandra på det där sättet.
Jag är nog inte så förvånad över politiska hänsyn etc inom vetenskapen, men kanske är det än värre i det japanska samhället. Måste kännas lite svårt när ens känsla för vad som vore bäst för vetenskapen inte stämmer med ens arbetsgivares uppfattning om vad man skall göra.

24 april 2007 02:01  
Anonymous Anonym sa...

Det finns förstås politiska hänsyn lite här och var, men åtminstone min (kanske naiva) föreställning är att det främst gäller publicering och relationer till världen utanför labbet, och att man snarare letar stöd än motbevis för sina tidigare resultat, inte (i normala fall) ett tankeförbud på att internt gå igenom tidigare forskningsresultat.

Den försvarsmekanism jag skulle förvänta mig om man ställs inför motbevis/invändningar är dock att (mer eller mindre desperat) försöka visa varför dom inte är giltiga, inte att säga att värdena är publicerade och att saken därmed är avgjord.

Visst är det svårt när politiken krockar med vetenskapen. Jag vet inte om det i Japan finns några "kontrollsystem" för att undvika politikens härjningar, men kanske behövs det en annan forskningsgrupp, möjligen från ett annat land, som lyfter fram bristerna för att något ska hända. (helt klart är dock att generationsväxlingar inte är ett tillräckligt sätt, och inte heller publicering i vetenskapliga journaler). Om ett tag lär jag veta hur mycket skillnad en besvärlig utbytesstudent kan göra.

24 april 2007 06:17  

Skicka en kommentar

Prenumerera på Kommentarer till inlägget [Atom]

<< Startsida