1 aasta Ameerikat

Eelmisel nädalal täitus aasta minu Ameerika-seikluse algusest. Peab tunnistama, et vahepeal on üsna palju asju juhtunud (vt. kõiki eelnevaid postitusi) ja ma palju juurde õppinud.

Ma ei kavatse siin siiski nüüd möödunud aegu meenutama hakata, vaid teen hoopis lühikese ülevaate sellest, mis mind kahe nädala pärast (siis, kui semester jälle peale hakkab) ees ootab.

Esiteks algavad jälle loengud. Ametlikult võtan uuel semestril ainult ühte ainet - nanotehnoloogiat. See aine ei ole küll otseselt mu erialaga seotud, aga põnev tõotab see sellegipoolest tulla. Loengut annab endine teadur IBM-st, nii et loodetavasti taipan pärast aine võtmist igasugustest kvant-viguritest (kvant-täpid, kvant-kaevud, kvant-torud jms) palju rohkem kui praegu.
Mitteametlikult võtan tegelikult siiski veel ühte ainet, nimelt sissejuhatust keemiaprotsesside väljatöötamisse (Introduction to Process Design). See on keemiainseneride jaoks bakalaureusetaseme aine, mistõttu ainepunkte ma selles loengus käimise eest ei saa. Tegelikult on olukord üsna kurioosne, sest soovi korral võiksin võtta kõikide muude osakondade bakalaureusetaseme aineid (nt orgaanilist või füüsikalist keemiat, mida ma juba Tartus kõvasti tudeerinud olen), aga mitte keemiatehnika bakalaureuse aineid, mida ma kunagi võtnud pole.
Aga süsteemiga ei ole mõtet siin võidelda. Tuleb "lõuad pidada ja edasi teenida", nagu mõned juba peaaegu sada aastat tagasi teadsid.

Teiseks ootab mind jälle ees õppejõu assistendi töö. Sedapuhku hakkan andma keemiatehnika põhioperatsioonide praktikumi (Unit Operations Lab). Arvatavasti juba selle nädala lõpus hakkan läbi tegema praktikumi kuuluvaid töid, et semestri alguseks juba neid teistele õpetada.

Kolmandaks tuleb intensiivistama pingutusi laboris, et pikaleveninud artikkel lõpuks avaldamisele saata.

Neljandaks tuleb aga nüüd kohe külmkappi tühjaks sööma hakata, et semestri esimesteks nädalateks sinna midagi seisma ei jääks. Kuulu järgi pidi olema võimalik erinevaid aktustejärgseid bankette ja pidulikke vastuvõtte külastades vähemalt kaks nädalat rahulikult (ja tasuta!) söönuks saada. Tuleb ainult rahulik nägu ette manada ja suul kiiresti käia lasta. Saab igatahes näha!

Californication

Uskuge mind: mitte ükski Red Hot Chili Peppers’i lugu ei tundu jäta Sind enam külmaks pärast seda, kui oled külastanud Kaliforniat. Ei ole tegevust, mida ei sobiks seal olles saatma üks „Californication“ või „By the way“ – sest Sa oled seal, kust pärineb bändi lugude inspiratsioon. Nii nagu Scarborough’s Inglismaal peab linna olemuse mõistmiseks kuulama „Scarborough Fair’i“, mõnel Egeuse mere saarel olles kreeka tantsu „Zorbasest“ või New Yorgis Sinatra „New Yorki“, peab Kalifornias kuulama Red Hot Chili Peppers’it.

Kaliforniasse, täpsemalt San Franciscosse viis mind 7.-12. juunini toimunud Põhja-Ameerika Katalüüsi Assotsiatsiooni 21. konverents. Neile, kes ei tea või ei mäleta: katalüüs on keemilise protsessi kiirendamine mingi erilise aine (katalüsaatori) lisamise abil. Võib ju arvata, et sellise üsna kahtlaselt kõlava tegevusega ei saa ju väga palju inimesi tegeleda, ometi aga on katalüsaatorid ja nende väljatöötamine kogu kaasaegse keemiatööstuse aluseks.

Kohale tulnud professorid olid muidugi maailmaklassist. Ühe plenaarettekande tegija iga slaidi alaosast vaatas vastu tema poolt Nature’is või Science’is, halvemal juhul Nature Materials’is avaldatud artikli viide. Hoolsa doktorandina üritasin algul kõiki viiteid hoolega paberile kribada, aga lõpuks väsisin. Õnneks esines lisaks plenaarettekannetele ka tavalisi, lihtsurelike poolt koostatud ettekandeid, kus kohtas eelpool nimetatud ajakirjade viiteid märksa harvemini.

Saabusin San Franciscosse reedel, 4. juunil, parajasti kolm päeva enne konverentsi algust ja alustasin kohe aktiivse vaatamisväärsustega tutvumisega. Esimesel päeval külastasin kohalikku Hiinalinna, mekkisin umbes kümne erineva San Francisco reisijuhi poolt soovitatud kokk Jia hiina restonanis Hunani kana ja ronisin kellegi rikka vanatädi poolt kohalike tuletõrjujate auks püstitatud torni jalamile, et sellest kummastavast linnast pisut paremat ülevaadet saada.

Esimesed muljed.

Tere tulemast Hiinalinna!

San Francisco künkad. Nad oleks võinud omal ajal ikka neid natuke tasandada.

Veel mägesid.

Järgmisel päeval istusin ratta selga ja võtsin nõuks sõita kuulsa Kuldse Värava silla juurde. Ilm oli ilus, aga maru tuuline. Jooksjaid ja rattureid oli nii palju, et kedagi vigastamata möödasõite teha ei olnud võimalik. Sild oli sõitu igati väärt ja just nii majesteetlik ja ilus nagu postkaartide peal:

Sild vallutatud, otsustasin enne kojusõitu käia kiirelt ka lähedalasuvat sekvoiametsa vaatamas. Sekvoiad on Vaikse ookeani rannikuil kasvavad maailma kõige kõrgemad puud. Jalgrattalaenutusest saadud kaardil oli seletus silla juurest metsa jõudmiseks väga napisõnaline: sõita Sausalitosse, sealt keera vasakule Sycamore'i tänavale, siis jätka mööda Edgewoodi teed, kuni oledki kohal. Küsisin veel laenutuse tädilt igaks juhuks üle, kui kaua kogu see sõit aega võtab. Ta arvas, et mitte rohkem kui kaks tundi (koos puude vaatamise ja puhkepausidega). Noh, mis see siis ära ei ole, mõtlesin.

Reaalsus paraku nii lilleliseks ei osutunud. Õigupoolest oligi vist tegemist minu elu kõige raskema rattasõiduga. Nimelt laiutas Sausalito ja metsa vahel üks 800 m kõrgune mägi, mille olemasolu olid uljad rattalaenutajad vist unustanud mulle mainida. Ainuüksi tõus mäkke võttis aega ligemale kaks tundi, mille lõpuks oli otsas nii pudelivesi kui ka igasugune võhm. Tegelikult lõppes jõud juba enne tippu jõudmist, aga pärast sellist pongestamist tundus otsa ringikeeramine kuidagi eriti rumal olevat.

Mets asus loomulikult mitte mäe otsas, vaid mäe teisel küljel orus. Hiljem selgus, et kunagi olid sekvoiametsad katnud suure osa kogu rannikust, Muir Woodsi puud olid aga raiumisest pääsenud just metsa raske ligipääsetavuse tõttu. Laskumine orgu oli muidugi mõnus – tuul tuhises kõrvus ja autod ei tuhisenud mööda (üsna vastand sellele, mis oli juhtunud enne, mäkketõusul). Hoopis raskem oli harjuda mõttega, et iga mäest alla sõidetud meetri kohta pean ma hiljem meetri jagu ka tagasi mäkke ronima. Orgu jõudes aga need muremõtted kadusid, sest avanev vaade oli kõike läbielatut igati väärt. Mind tervitasid majesteetlikud 1000 aasta vanused ja üle 110 meetri pikkused puud, rattaparkla ja puhas joogivesi!

Läbilõige ühest puust.

Tagasisõit osutus kardetust kergemaks. Võib-olla sellepärast, et teadsin juba, kui kaugel täpselt mäetipp on ja kui palju ma pean veel pingutama. Sellegipoolest premeerisin ennast tippu jõudes singipiruka ja suurema portsu veega.

Preemia-singipirukas. All kauguses on näha rannik, kust mäkketõusu alustasin.

Järgmiseks päevaks olin matkast nii palju toibunud, et otsustasin võtta suuna lõunasse ja seejärel läände, et ära näha kuulus hipide kogunemiskoht Height ja Ashbury tänavate ristumiskohal, eestlastele peamiselt seriaali Lastega kodus (Full House) algusvideost tuntud Alamo väljaku ridamajad ja maailma vist kõige ökom muuseumihoone, Kalifornia Teaduste Akadeemia.

Piibutarvete poe aknad Height ja Ashbury nurgal.

Alamo Square.

California Academy of Sciences seest...

...ja väljast.

Lisaks minule oli sel nädalal aga Kaliforniat külastamas veel teisigi prominente. Nii siis juhtuski, et neljapäeval ja laupäeval võtsin osa erinevatest president Toomas Hendrik Ilvese visiidi puhuks korraldatud üritustest. Sellega seoses sain tuttavaks ka paljude Kalifornias pesitsevate eestlastega, kes osutusid äärmiselt sõbralikuks ja toredaks pundiks.

Tere, hr President.

Osaga neist saigi sellepärast ette võetud sõit San Franciscost põhjas asuvasse tillukesse hipikülla nimega Bolinas. Et ägedam oleks, rentisime endale hullult vinge lahtise Sebringu. Sõit sellises autos mööda Kalifornia ranniku mägiteid, raadiost kostuv Red Hot Chili Peppers ja teadmine, et kohale jõudes saab esimest korda elus surfilauaga sõitmist proovida, esitab väljakutse ka kõige suurematele USA idaranniku patriootidele. Mind igatahes muudeti selle reisiga küll täiesti parandamatuks Kalifornia fänniks. Californication on tõsi!

Jees.

Kuivtrenn.

Seda Õiget Lainet ootamas.

The Quals - kvalifikatsioonieksam

Viimased kaks nädalat on möödunud suure õppimise tähe all. Täna hommikul hiigelkonspekti lugedes hüüdsid erinevad ajusopid nagu kosmosesüstiku stardil:
- Hüdrodünaamika?
- Selge!
- Statistiline mehaanika.
- Olemas!
- Keemiatehnika?
- Valmis!
...

Nimelt oli mul täna doktorantuuri kvalifikatsioonieksam.

Selgituseks: Ameerika ülikoolides on doktorantuur ja magistrantuur kokku sulatatud. Magistrantuuri all (vähemalt minu valdkonnas) mõeldakse ennekõike õppetööd: kokku 10 ainet, milles 6 kohustuslikku ainet (vt. varasemaid postitusi) tuleb läbida esimesel aastal. Esimese aasta lõppedes, enne kui igaüks järgmiseks kolmeks aastaks oma laborisse kaob, toimub suur kõike õpitut (ja lisaks ka keemiatehnika bakalaureuseõppe aineid) hõlmav eksam. Kes läbi ei kuku, on ametlikult Pennsylvania ülikooli doktorant. Kes aga läbi kukub, see saab ülejäänud 4 aine läbides küll magistrikraadi, kuid peab endale pärast seda uue kooli otsima. Kuigi viimase viie aasta jooksul on läbi kukkunud vaid mõned üksikud inimesed, on eksamieelne nädal doktorantide jaoks vist üks kõige närvesöövamaid aegu kogu õpingute jooksul.

Kvalifikatsioonieksami vorm ja sisu on ülikooliti ja isegi osakonniti väga erinev. Soovitan kõikidel näiteks tulla siia keemiat õppima, sest keemias kvalifikatsioonieksamit tegema ei pea. Meil kujutas eksam endast aga 4 ülesannet, mille lahendamiseks sai iga üliõpilane kõigepealt 90 minutit iseseisvat lahendamisaega, sellele järgnes lahenduste kaitsmine kolme- või neljaliikmelise komisjoni ees, aasta jooksul tehtud teadustööd puudutavat lühiettekannet ja komisjoni küsimusi, kokku siis 2.5 tundi grillimist.

Neljast ülesandest arvasin, et oskasin kolme. Noh, komisjon tegi oma küsimustega õige pea selgeks, et tegelikult oskasin ainult kahte. Tuli välja, et lahendus termodünaamika-küsimusele, mida arvasin vaata et kõige paremini teadvat, oli ikka kohe päris vale. Õnneks tundub, et ka minu kursusekaaslased olid sama ülesandega hädas, nii et vast siiski veel asju kokku pakkima ei pea. Aga eks umbes nädala pärast siis kuulete!

Termodünaamika-gurudele aga nuputamiseks järgmine ülesanne.
Gaasiline ammoniaak viiakse isotermiliselt rõhult P1 rõhule P2, nii et P2 > P1. Protsess on pöörduv ja see viiakse läbi avatud süsteemis. Mis on kokkusurumiseks vajalik töö ja soojushulk?
Lahendused (või igasugused mõtted) palun jätta kommentaaridesse. Parimatele vastajatele loomulikult auhinnad!

Progemisest

Kes on uurinud, on vist tähele pannud, et sõnal "progemine" on viimasel ajal mu elus kuidagi eriliselt oluline osa mängida. Kes ei ole uurinud, siis sellele teadmiseks, et küsimusele "mis sa teed?" olen liigagi tihti pidanud andma mõned järgnevatest vastustest:

"Ah. Progen."
"No programmeerin."
"Üritan siin oma programmi tööle saada."
"Teen kodutööd."
"Modelleerin."
"Jaman siin oma programmiga."
"Ah, ära parem küsi."

Nimelt juhtus nii, et kõigis kolmes aines, mida sel semestril võtsin, kujutasid kodutööd endast kahel juhul kolmest mingisuguse programmi kirjutamist ja siis selle ägeda programmiga mingisuguste simulatsioonide tegemist. Õigupoolest tähendabki keemiainseneriks olemine siinpool maakera mitte joonestamisoskust (seda siin üldse ei õpetata, isegi bakalaureuseõppes mitte), vaid keemiaprotsesside modelleerimise ja diferentsiaalvõrrandite lahendamise oskust. Teisisõnu, keemiainsener peab oskama umbkaudu arvata, et mis värk see sellest tehase torust siis välja voolama hakkab, ilma, et oleks vajadust neid torusid ja muud kaadervärki päriselt kokku keevitada.

Et just täna esitasin ma ära oma viimase kodutöö, siis otsustasin sellest oma elu viimasel ajal nii lahutamatust osast ka siin lühikese ülevaate teha.
1. aine - Atomistic Modeling
Selles aines õppisime rohkem keemikutele tuttavaid modelleerimismeetodeid (kellele täpsemat huvi pakub, siis molekulaarstaatikat, -dünaamikat, Monte Carlo, kineetilise Monte Carlo ja tihedusfuntksionaaliteooria põhimõtteid). Õppejõuks oli Vaclav Vitek, omal ajal üks Embedded atom method'i rajajatest (ma loodan, et Sikk ja Eva noogutavad rahulolevalt). Seal saime ülesandeks 400-aatomilist nanoosakest erinevate meetodite abil "sulatada" ja siis erinevaid füüsikalisi parameetreid (rõhk, elastsusmoodul, difusioonikoefitsient, tõenäosusjaotus) arvutada. Sulas küll, nagu võib näha neilt piltidelt:
2. aine - Transport Processes
See aine kujutas endast juhuslikku galoppi läbi juhuslike protsesside maailma. Aine lõpus saime igaüks valida teema oma arvutusliku kodutöö jaoks (loe: progemiseks). Valisin perkolatsiooniteooria abil (kütuseelementides kasutatavate) materjalide omaduste ennustamise. Alustasin nende materjalide uurimisest kahes dimensioonis:

Valgete pallide esinemise tõenäosus on 60%, mustadel 40%. See, kui hästi aine näiteks elektrit juhib, on määratud peaaegu ainult valgete pallide omadustega.

Valgete pallide esinemise tõenäosus on 40%, mustadel 60%. Nüüd, vastupidi, on omadused määratud mustade pallide omadustega.

Siis, et ägedam ja reaalsusele lähedasem oleks, kirjutasin proge natuke ümber ja sain 3d mudeli:
Siin on valgeid palle 30%, musti 70%.
Siin on valgeid palle 50%, musti 10%, ülejäänud on "poorid".

Võib tunduda uskumatu, aga selline lihtne mudel on võimeline nt kütuseelemendis kasutavate komposiitmaterjalide omadusi üsna hästi ennustama. No näiteks tema juhtivust:
Igatahes oli see semestri kõige ägedam projekt, kuigi vist progemise osas kõige lihtsam.

3. aine - Numerical Methods for Chemical Engineers
Aah. Kahtlemata kolmest ainest see kõige raskem. Siin õppisime diferentsiaalvõrrandite numbrilist lahendamist. Programmid, millega erinevaid võrrandeid lahendada, pidime muidugi ise MATLAB'is kirjutama. Ägedaid värvilisi graafikuid nägi selles aines suhteliselt harva, kõige tüüpilisem graafiku allkiri oli "Veaanalüüs: võrrandi lahendamisel tehtud vea sõltuvus kasutatud maatriksi suurusest (logaritmilises teljestikus)", kõige tavalisem sõltuvus neil graafikutel lineaarne. Mõned värvilisemad graafikud siiski olid ka:

See oli meie esimene projekt - lineaarse dif. võrrandi lahendamine.

Teine projekt - mittelineaarse dif. võrrandi lahendamine.

Kolmas projekt - mittelineaarse dif. võrrandite süsteemi lahendamine.

Neljas projekt - dif. võrrandi lahendamine, ee.. lõpliku suurusega elementide meetodil ?
(Mõnda asja ikka kohe kuidagi ei oska eesti keelde ümber panna, kas keegi teab, mis Finite Elements Method'i ametlik eestikeelne vaste on?)

Vot selline elu siis sel semestril. Nüüd veel ainult kahe nädala pärast kvalifikatsioonieksam ja siis võib juba rahulikku doktorandielu nautima hakata. Aga sellest kõigest juba lähemalt minu järgmises postituses.

Kirsid ja Washington

Aprilli algul käisid mul vanemad külas. Tutvustasin neid Philadelphia kohustuslike vaatamisväärsustega - Iseseisvushoone, Vabaduskell, raekoda, South Street, Ülikoolilinn ja veel üht-teist - õhtuks olid jalad päris hellad. Sellest hoolimata suundusime järgmisel päeval Washingtoni, kus lootsime näha (kui nii sõna-sõnalt tõlkida) Rahvusliku Kirsside Õitsemise Festivali lõpetamist.

Üks festivali nii-öelda reklaamfotodest. Meie päris õitsemise tippajale ei sattunud.

Washingtoni jõudmiseks pidime sõitma läbi 4 osariigist (Pennsylvania, Delaware'i, Marylandi ja District of Columbia). Planeeritud kolme ja poole tunni asemel kestis sõit 4.5 tundi, kusjuures kahjuks osutus bussijuht üheks neist "gaas põhja või pidur põhja" tüüpideks. Tuleb välja, et sellist sõidustiili on võimalik viljeleda isegi kiirteel!

Kirsid olid aga tõesti ilusad. Ja neid oli palju. Siin on mõned pildid:

Thomas Jeffersoni memoriaal.

Onu Lincoln. Muide, kas teadsite, et Londonis on kuju tooli ees püsti seisvast Lincolnist?

Rakettidest ja elektriautodest

Käisin eelmisel nädalal kuulamas ühe noore tüübi, Elon Musk oli tema nimi, vabas vormis ettekannet oma elust ja tegemistest. Ta lõpetas 97. aastal Pennsylvania ülikooli (majanduse ja füüsika eriala samaaegselt) ja elab nüüd Kalifornias. Ah jaa - ta on maailma suurima elektriautosid tootva firma - Tesla Motors - ja erakapitalil põhineva kosmoserakette tootva firma - SpaceX - direktor.

Tema juhtimisel on need firmad saavutanud minu arvates lausa ulmelisi asju: eelmise aasta 28. septembril saatis SpaceX orbiidile esimese kanderaketi Falcon 1, mille suurem vend hakkab järgmisest aastast (siis, kui NASA kosmosesüstikud vanaduspensionile lähevad) varustama rahvusvahelist kosmosejaama.

Falcon 1 start Kwajaleini atollilt (vt videot).

Tesla Motors alustas veidi rohkem kui aasta tagasi esimese elektrimootoriga sportauto Tesla Roadster tootmist. 2009. aasta aprilliks oli toodetud 320 autot, hiljuti esitleti uue mudeli, Tesla Model S prototüüpi. Hr Muski arvates müüakse kümne aasta pärast elektriautosid sama palju kui bensiinimootoriga autosid, lisanduvad veel hübriidautod. Kõik saalis viibinud keemiainsenerid (neid oli seal vähemalt 2, ülejäänud tundusid väljanägemise järgi Whartoni ärikooli tudengitena) hõõrusid selle peale igatahes käsi.

Tesla Roadster. 0-100 km/h 3,8 sekundiga. Tee järele, Porsche!
Noh, tegelikult Porsche parimad mudelid teevadki.

Näpunäiteid eluks Philadelphias

Kõigepealt pean paluma vabandust kõigi nende ees, kes järjepidevalt on seda lehte külastanud ja juba rohkem kui kuu aja vältel pidanud ühtesid ja samu koomikseid lugema. Pikem paus minu Ameerika seikluste kirjeldamisel ei ole siiski tingitud sellest, et mul ei oleks enam midagi muljetada, vaid pigem mõningatest valearvestustest, mis tegin semestri alguses aineid valides. Asja helgem pool on aga see, et kõikide eelduste kohaselt ei kirjuta suvel seda blogi mitte enam tavaline Rainer, vaid programmeerimis- ja modelleerimiskuningas Rainer I.

Enne, kui asun lähemalt kirjeldama oma seiklusi Fulbrighti seminaril Providence's, tahan natuke seletada üht igapäevaelu olulist osa ja seda, kuidas mõningased asjad siin Philadelphias käivad. Täpsemalt - tahan rääkida siinsest juuksurikultuurist.

Minu vaatluste kohaselt võib Philadelphiast leida vähemalt kolme erinevat sorti juuksurisalonge:

1. Barber shop tüüpi salongid.

Kõige levinumad juuksurisalongid minu kodu naabruses. Salongid on tavaliselt üsna pimedad, sest suured klaasaknad on juuksurite (ja klientide?) poliitilisi ja jalgpallimeeskonna eelistusi kajastavaid plakateid täis kleebitud (seda hoolimata sellest, et presidendivalimised on ammu läbi ja jalgpallifinaal oli ka juba mitu kuud tagasi). Hinnad on soodsad, aga juuksuritel on keerulisemate soengute kui "2 mm igalt poolt" lõikamisega ilmselgeid raskusi. Julgust ei lisa juurde see, et juuksuritooli pannakse sind istuma selg peegli suunas.

Kommenteerib hr. Spock Star Trekist:

"Mina käin seal kogu aeg."

2. Barber shop tüüpi salongid naistele.

Seda tüüpi salongidega puudub mul isiklik kogemus, kuid neidki leidub linnas kõvasti. Meestele mõeldud salongidega võrreldes on need veelgi pimedamad, sest lisaks Obama- ja Eagles'ite plakatitele katavad klaasi ka kõikvõimalike patsidega naiste fotod.






3. Tudengijuuksur

See juuksurisalong ülikoolilinnaku ääremail on koht, kus mu juuksed lõpuks enam hirmust lõikamise ees püsti ei tõusnud. Juuste lõikamisega tegelevad kiired ja tublid väikesed aasia naised. Hinnad on ka suhteliselt normaalsed. Sellegipoolest üritan võimaluse korral ikkagi asju nii planeerida, et juuksed saaksid pikaks siis, kui parajasti Eestis viibin.