Gjestekommentaren:

«Å glemme krever altså arbeid»

Hva er innovasjon? Vi forstår mer om vi kikker nærmere på termodynamikkens mekanismer, argumenterer pinsehelgens gjestekommentator, som etterlyser et «Thermodynamics of Innovations.»
Dag Waaler er professor ved NTNU Gjøvik.
(Foto: Kai T. Dragland, NTNU)

Dag Waaler er professor ved NTNU Gjøvik. Foto: Kai T. Dragland, NTNU

Det er fredag 18. mai. Dagen som antagelig er 2018s minst effektive arbeidsdag, inneklemt som den er mellom feiringen av vår kollektive fasetilstand av nasjonal selvstendighet og kirkens feiring av den hellige ånd. Derfor tillater jeg meg denne gang å være litt mer løs i valg av tema, - og ikke minst spekulativ i behandlingen av det.

«Innovasjon!» har i løpet av de siste årene seilt opp til å bli et av samfunnets hovedmantra, tilskyndet av den globale finanskrisen, og her hjemme fulgt av oljekrisen. Innovasjon gir løfter om effektivitet og bedre tjenester (fornying, forenkling, forbedring som regjeringen sier), nye produkter og tjenester, ikke minst som svar på hva vi skal «leve av etter oljen».

Universitets- og høgskolesektoren er intet unntak; vi har innlemmet innovasjon som vår fjerde hovedoppgave, i tillegg til utdanning, forskning og formidling. Søk på «innovasjon» på NTNUs hjemmesider gir 2 607 treff. Vi er vertskap for sju sentre for forskningsdrevet innovasjon (SFI) og partner i ytterligere åtte. Siste skrik er vårt strategiske program for kunnskapsbasert innovasjon (SKI), som nå søker etter 15 innovasjonsledere. Søknadsfristen er 21. mai, så det er ikke for seint å søke!

Faseoverganger

Så hvor kommer termodynamikken inn i bildet?

Termodynamikken ble utviklet på 1800-tallet, av en rekke bidragsytere, Nicolas Léonard Sadi Carnot og Rudolf Clausius for å nevne to. Den knytter makroskopiske egenskaper som trykk, temperatur og volum til hverandre via såkalte tilstandsligninger. Bakgrunnen var å forstå hvordan varmekraftmaskiner gjorde det mulig å omdanne temperaturforskjeller mellom to systemer til mekanisk arbeid, ikke minst for å oppnå høyest mulig virkningsgrad, dvs. minimalisere varmetapet. Det var Clausius, som ved å innføre begrepet entropi, tilslutt ga forklaringen.

En annet mål var å forklare faseoverganger, dvs. hvordan stoff går fra én aggregattilstand til en annen. De mest kjente fasene er gass, væske og faststoff, men det finnes også mange andre. Et tidlig resultat på dette området ble gitt av Johannes Diderik van der Waals i 1873.

Rammebetingelser gir endring

Og her er i alle fall en kobling til innovasjon. Faseoverganger (i termodynamikken) og innovasjoner kan nemlig sies å ha det til felles at de under endrede ytre rammebetingelser gir overganger fra en struktur/fase til en ny, typisk karakterisert ved å (skulle) gi bedre eller mer effektive tjenester (innovasjoner), eller gi systemet en lavere såkalt fri energi (termodynamikken). For innovasjoner er disse rammebetingelsene gjerne knyttet til nye og/eller endrede behov og ny teknologi, mens de i termodynamikken er knyttet til endringer i temperatur, trykk, etc.

For å bruke vann som eksempel. Vannmolekyler (HO) er elektriske dipoler som vekselvirker med hverandre via sine elektriske felter. Man kan si at de utveksler «elektrisk informasjonen» med hverandre. I væskeform er molekylene uordnet, dvs. de merker riktignok hverandre men de har så stor bevegelsesenergi at de beveger seg nokså fritt i sitt nabolag. Hvis derimot temperaturen synker til null grader Celsius går vannmolekylene sammen og danner is, og graden av orden i systemet øker. Riktignok er denne forklaringen, der de makroskopiske egenskapene knyttes til et stort antall underliggende mikroskopiske strukturer som atomer og molekyler, en seinere utvikling av termodynamikken der spesielt Ludwig Boltzmann og Josiah Willard Gibbs bør nevnes.

At vannmolekylene danner is skaper dessuten mer orden i systemet, entropien synker. Orden og struktur tilsvarer informasjon. Den franske fysikeren Léon Brillouin tolket derfor entropi som et mål for manglende informasjon om et system. Dette ga på 1940-tallet et utgangspunkt for informasjonsteorien, da man etter oppfinnelsen av elektroniske datamaskiner fikk behov for å «forklare» disse, - ikke ulikt historien om varmekraftmaskinene ca. 100 år tidligere. Sentrale bidragsytere her var Claude Shannon og Alan Turing.

Kreativ destruksjon

Men en datamaskin er jo også en maskin, og alle vet jo at de blir varme ved bruk. Lenge trodde man derfor, i analogi med at varmekraftmaskiner i tillegg til varmetap ga mekanisk energi, at logiske beregninger og kombinasjoner av informasjon krevde energi. På 1960-tallet argumenterte imidlertid Rolf Landauer og Charles H. Bennett for at det ikke var beregningene av informasjonen i seg selv som krevde energi. Det er slettingen av informasjon, som datamaskinen må gjøre for å kunne begynne på en ny operasjon, som krever energi. Å glemme krever altså arbeid.

Og da er vi tilbake ved innovasjon. Med et begrep han lånte fra Marx, beskrev Joseph Schumpeter i 1943 at en forutsetning for innovasjon er at det også foregår en «kreativ destruksjon» av det gamle. Det gamle må bort for at det nye kan gi maksimal verdi. Kostnaden ved innovasjoner er altså ikke (bare) knyttet til det nye, men til å bli kvitt/glemme det gamle.

Motvillige molekyler

Er så analogien med å betrakte menneskers oppførsel som vannmolekyler og samfunnet som et termodynamisk system nyttig eller hensiktsmessig for å beskrive innovasjoner rolle i samfunnet? Tja, som jeg har antydet ovenfor kan det i alle fall bringe inn nye perspektiv. Og jeg hevder jo ikke at vi oppfører oss som vannmolekyler i alle henseender. En forskjell er åpenbart at vi mennesker kan forholde oss til våre innovasjoner; være begeistrede, bekymrede eller også stritte imot. Noe vi jo også har god erfaring med i UH-sektoren, uten å nevne konkrete eksempler. Det kan neppe vannmolekylene være overfor faseoverganger. Skjønt, flytende vann kan faktisk under visse forutsetninger ha temperatur under frysepunktet, tenk bare på underkjølt regn. I slike tilfeller «stritter» på en måte molekylene mot å bli is. Helt til noen begynner, og da kommer alle de andre etter i rasende fart. Man trenger noen «first movers» der også.

Nedfinnelse er vanskelig

Den samfunnsmessige verdien av å introdusere noe nytt er ofte større enn verdien for den enkelte fordi det nye ikke tar hensyn til kostnadene ved at det eksisterende kan bli overflødiggjort som følge av det nye. I økonomien inngår dette i det man kaller transaksjonskostnader. I faseoverganger kan en analogi være den latente varmen. Det finnes flere spennende analogier også, men de overlater jeg til den enkelte å fundere videre på.

Den største forskjellen mellom termodynamiske faseoverganger og innovasjoner er at de førstnevnte er reversible, selv om det skulle koste litt energi; is kan bli til vann igjen. Det samme er gjerne ikke tilfelle for innovasjoner, de er som regel irreversible. Nedfinnelse er vanskelig.

Tilslutt: Google-søk etter «Thermodynamics of X», hvor X kan være så forskjellige ting som «evolution», «seed and plant growth», «human brain», «pharmaceutical systems», «organisations» gir alle mange treff. Ja til og med «pizza» og «hell» gir henholdsvis 11 100 og 17 200 treff.

«Thermodynamics of innovations» gir derimot ingen! Kanskje er det en god grunn til det, jeg vet ikke. Men termen er i alle fall ledig for den som vil være først. Eller rettere sagt nummer 2, etter at jeg valgte å bruke den som overskrift på denne kronikken.

God pinse!

Dag Waaler
Dag Waaler
(Foto: Kai T. Dragland, NTNU)

Dag Waaler Foto: Kai T. Dragland, NTNU

  • Utdannelse: maskiningeniør fra Gjøvik Tekniske Skole, seinere siv.ing og dr.ing i eksperimentalfysikk fra NTH
  • Nåværende jobb: førsteamanuensis ved Institutt for helsevitenskap Gjøvik (IHG)
  • Tidligere roller i UH: FoU‐leder, seksjonsleder, valgt dekan, styremedlem i to perioder på Gjøvik, og nå sist styremedlem i NTNU-styret 2015-2017
  • Faglige interesser: teknologi og samfunn, teknologi i helse- og omsorgssektoren, funksjonell bildekvalitet
  • Er opptatt av: løsninger heller enn problemer, at vi utdanner kunnskapsrike og handlingskompetente mennesker, et godt samspill med våre omgivelser
UA vil gjerne ha dine kommentarer. Kommentarer fra anonymiserte brukere og kommentarer med personangrep vil bli slettet.
comments powered by Disqus
Siste fra forsiden

Sliter med å finne noen som kan bygge 250 studentboliger billig nok

Gjøvik: De nye studentboligene lar vente på seg. Et halvt år etter at spaden etter planen skulle stikkes i jorden har Sit fremdeles ikke funnet en entreprenør som er billig nok.

Ytring:

Etter- og videreutdanning ved NTNU

I sin nyttårstale slo statsminister Erna Solberg fast at «ingen i det norske arbeidslivet skal gå ut på dato». Det er tverrpolitisk enighet om å satse mer på etter- og videreutdanning, og NTNU tar utfordringen med å bidra enda mer.  

Rektoren lot industrien bestemme innholdet i ny studie

Arendal: Norsk industri mener et godt samarbeid mellom industri og akademia er nødvendig for å at utdanningene skal være relevante. Samtidig er flere skeptiske til å la industrien diktere for mye.

Slik svarer Forskerforbundet Nils Rune Langeland

Flere har etterlyst Forskerforbundets begrunnelse for ikke å støtte den sparkede professoren Nils Rune Langelands søksmål mot staten. Nå deler han den selv.