Ο Κωνσταντίνος Βογιατζής, αναπληρωτής καθηγητής του Τμήματος Χημείας στο University of Tennessee, η ενσάρκωση της Ελλάδας της αριστείας, προέβαλε μέσα από την οθόνη του υπολογιστή εξαιρετικά οικείος με τα ευγενικά χαρακτηριστικά του και τη μακριά κοτσίδα του, δίνοντας την εικόνα ενός σύγχρονου «ροκ» επιστήμονα.
Ο ίδιος αγάπησε τη χημεία σε μικρή ηλικία. «Νομίζω ότι σε αυτό έπαιξε μεγάλο ρόλο ο πατέρας μου» αναφέρει μιλώντας στο ΒΗΜAgazino. «Σε ηλικία 12-13 ετών, μου εξήγησε με απλούς όρους τις ηλεκτρονιακές στιβάδες και τη δομή των ατόμων, τον περιοδικό πίνακα, τον ομοιοπολικό και ετεροπολικό δεσμό, καθώς και τη χημική δομή απλών υδρογονανθράκων. Αργότερα μου έφερε έναν περιοδικό πίνακα με εικόνες και εισαγωγικά σημειώματα για όλα τα στοιχεία της ύλης. Από τότε η Χημεία ξεκίνησε να με σαγηνεύει και αργότερα η έλξη αυτή εξελίχθηκε σε αγάπη χάρη στους πολύ καλούς διδασκάλους που είχα στο Λύκειο, όπως παράδειγμα τον κ. Αβραάμ Μαυρόπουλο. Για αυτούς τους λόγους, μετά το Λύκειο γνώριζα πολύ καλά πως ήθελα να ακολουθήσω τον κλάδο της Χημείας».
Ο Κωνσταντίνος Βογιατζής
Και έτσι συνέβη. Πράγματι σπούδασε Χημεία στο Πανεπιστήμιο Αθηνών, ενώ συνέχισε με μεταπτυχιακές σπουδές στο πρόγραμμα Εφαρμοσμένης Μοριακής Φασματοσκοπίας του Πανεπιστημίου Κρήτης. Αργότερα σειρά είχε το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καρλσρούης στη Γερμανία για τις διδακτορικές του σπουδές, όπου και εξειδικεύτηκε στη θεωρία της ηλεκτρονιακής δόμησης. Το 2013 εργάστηκε μάλιστα στο Ινστιτούτο Νανοτεχνολογίας του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καρλσρούης και έναν χρόνο αργότερα μετέβη στο Πανεπιστήμιο της Minnesota των Ηνωμένων Πολιτειών για μεταδιδακτορικές σπουδές. Μια λαμπρή ακαδημαϊκή πορεία ανοίχτηκε μπροστά του. Το 2016 εξελέγη επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου του Tennessee και το 2021 προήχθη στη βαθμίδα του αναπληρωτή καθηγητή, ενώ, παράλληλα, είναι μέλος του Bredesen Center του Πανεπιστημίου του Tennessee, όπου ασχολείται με διεπιστημονική έρευνα και μεταπτυχιακά προγράμματα σπουδών.
Ο ίδιος έχει τιμηθεί με πολλά βραβεία για το επιστημονικό του έργο, όπως με το Ffrancon Williams Endowed Faculty Award in Chemistry, με το OpenEye Outstanding Junior Faculty Award της Αμερικανικής Ενωσης Χημικών αλλά και με το CAREER Award του Εθνικού Ιδρύματος Επιστήμης των ΗΠΑ. Επίσης βρισκόταν ανάμεσα στους βραβευθέντες των Επιστημονικών Βραβείων του Ιδρύματος Μποδοσάκη για το 2023.
Κύριε Βογιατζή, πού επικεντρώνεται η έρευνά σας;
«Η έρευνά μου κατά κύριο λόγο επικεντρώνεται στην ανάπτυξη νέων υπολογιστικών μεθόδων που συνδυάζουν αρχές κβαντικής χημείας μαζί με τεχνητή νοημοσύνη και μηχανική μάθηση. Ο στόχος μας είναι η εφαρμογή των μεθόδων αυτών για την επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με τον διαχωρισμό και τη σύλληψη του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, τον σχεδιασμό νέων καταλυτών για τη σύνθεση εναλλακτικών καυσίμων και τη μελέτη νέων τεχνολογιών για εξόρυξη σπανίων γαιών».
Θα έλεγε κανείς ότι κατά κύριο λόγο το ερευνητικό σας έργο αναφέρεται στην ανάπτυξη νέων υπολογιστικών µεθόδων που βασίζονται στην κβαντική χηµεία και στην τεχνητή νοηµοσύνη για την περιγραφή χηµικών διεργασιών, οι οποίες προωθούν καθαρές τεχνολογίες για την προστασία του περιβάλλοντος. Πώς η κβαντική χηµεία και η τεχνητή νοηµοσύνη λοιπόν µπορούν να βοηθήσουν στην προστασία του περιβάλλοντος;
«Μια από τις μεγαλύτερες απειλές που καλείται η ανθρωπότητα να αντιμετωπίσει στην εποχή μας είναι η κλιματική αλλαγή. Δυστυχώς το καλοκαίρι του 2023 βιώσαμε τις επιπτώσεις της με μια μεγάλη αλληλουχία ασυνήθιστων φυσικών φαινομένων, όπως οι υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες που επικρατούσαν σε μεγάλο τμήμα του βόρειου ημισφαιρίου του πλανήτη μας. Η αυξημένη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα είναι μια από τις σημαντικότερες αιτίες του φαινομένου αυτού. Η άμεση σύλληψη του CO2 από τον αέρα (direct air capture ή DAC) είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία που μπορεί να αντιστρέψει την παρούσα κατάσταση. Η DAC μάς επιτρέπει να φιλτράρουμε από τον αέρα το διοξείδιο του άνθρακα και να απομακρύνουμε ρύπους που βρίσκονται στην ατμόσφαιρα εδώ και δεκαετίες. Η διεργασία αυτή απαιτεί την εκλεκτική πρόσδεση μορίων CO2 είτε μέσω φυσιορόφησης ή χημειορόφησης, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ο διαχωρισμός των αερίων. Και τα δύο αυτά φαινόμενα (ασθενείς αλληλεπιδράσεις, χημικός δεσμός) περιγράφονται μέσω αρχών κβαντικής χημείας. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, η υπολογιστική χημεία συμβάλλει στη βαθύτερη κατανόηση των επιμέρους βημάτων που οδηγούν στην απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, πάντα σε συνεργασία με πειραματικές παρατηρήσεις και δεδομένα. Το επόμενο βήμα είναι η θεωρητική εξέταση διαφορετικών μοριακών δομών ή υλικών, και η πρόβλεψη της απόδοσής τους στην DAC».
Η τεχνητή νοηµοσύνη σε ποιο πεδίο σάς βοηθά;
«Πολλές φορές, η ολοκλήρωση των υπολογισμών μας απαιτεί σημαντική υπολογιστική ισχύ και χρόνο, από μερικές ώρες μέχρι μερικές εβδομάδες, ανάλογα με τη χημική εφαρμογή και το μέγεθος των μοριακών δομών που εξετάζουμε. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι συμβατικές υπολογιστικές μέθοδοι να μας περιορίζουν στην εξέταση λίγων (10-100) μοριακών συστημάτων. Η διαδικασία αυτή μπορεί να επιταχυνθεί σημαντικά εάν χρησιμοποιήσουμε τεχνητή νοημοσύνη. Χρησιμοποιώντας υπολογιστικά ή/και πειραματικά δεδομένα, μπορούμε να αναπτύξουμε στατιστικά μοντέλα που προβλέπουν με πολύ καλή ακρίβεια ιδιότητες για εκατοντάδες χιλιάδες ή ακόμα και εκατομμύρια μόρια και υλικά. Μέσω generative models, μπορούμε να ανακαλύψουμε μόρια που δεν τα έχει σκεφτεί ανθρώπινος νους και κατ’ αυτόν τον τρόπο να επιταχύνουμε επιστημονικές ανακαλύψεις σχετικά με τεχνολογίες DAC. Ουσιαστικά, τα μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής μάθησης αναζητούν «μοτίβα» μέσα στα διαθέσιμα δεδομένα τα οποία και αξιοποιούν για τις προβλέψεις νέων μορίων ή ιδιοτήτων. Η ερευνητική μας ομάδα αναπτύσσει τέτοιου είδους τεχνολογίες και χρησιμοποιεί αυτές τις υπολογιστικές μεθόδους για την ανακάλυψη μορίων με μεγαλύτερη ενέργεια πρόσδεσης CO2, καθώς και για άλλες χημικές διαδικασίες. Επίσης, αφιερώνω πολύ χρόνο στην εκπαίδευση και την κατάρτιση των προπτυχιακών και μεταπτυχιακών φοιτητών μου σε αυτές τις νέες τεχνολογίες. Για παράδειγμα, πρόσφατα εκδώσαμε ένα ηλεκτρονικό εγχειρίδιο που αναλύει μεθόδους μετατροπής χημικών δομών και χημικών πληροφοριών σε μορφή που μπορεί να «διαβαστεί» και να αξιοποιηθεί από αλγορίθμους τεχνητής νοημοσύνης».
Η τεχνητή νοηµοσύνη σήµερα έχει εισέλθει σε κάθε πεδίο της έρευνας. Πιστεύετε ότι θα ζούµε σε έναν πολύ διαφορετικό κόσµο σε 10 χρόνια;
«Βεβαίως. Ο κόσμος πάντα αλλάζει ανά τις δεκαετίες και η τεχνητή νοημοσύνη θα παίξει μεγάλο ρόλο σε αυτό. Το πώς ακριβώς δεν μπορώ να το προβλέψω, αλλά βλέπουμε πώς έχει επηρεαστεί η καθημερινότητά μας από την έλευση πιο απλουστευμένων και εύχρηστων μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης, όπως για παράδειγμα το ChatGPT. Το ίδιο συμβαίνει και στον κλάδο των επιστημών. Η τεχνητή νοημοσύνη αλλάζει το πώς σχεδιάζουμε νέα πειράματα, πώς επαληθεύουμε θεωρίες ή πώς συλλέγουμε και αναλύουμε δεδομένα».
Ποια τεχνολογία που άπτεται του χώρου σας θεωρείτε ότι είναι η περισσότερα υποσχόµενη;
«Σίγουρα η τεχνητή νοημοσύνη που έχει ήδη μπει στην καθημερινότητά μας. Επίσης υπάρχουν πολλές νέες τεχνολογίες για τη μείωση των ρύπων του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, από την DAC που ανέφερα προηγουμένως μέχρι πολυμερικές μεμβράνες που μπορούν εκλεκτικά να διαχωρίζουν το CO2 από άλλα αέρια».
Ολοκληρώσατε τις µεταπτυχιακές σπουδές σας στο πρόγραµµα Εφαρµοσµένης Μοριακής Φασµατοσκοπίας του Πανεπιστηµίου Κρήτης και στη συνέχεια συνεχίσατε τις διδακτορικές σπουδές σας στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καρλσρούης στη Γερµανία. Γιατί αποφασίσατε να φύγετε στο εξωτερικό;
«Ο βασικός λόγος που ήθελα να πραγματοποιήσω τις διδακτορικές μου σπουδές στο εξωτερικό ήταν για να ασχοληθώ με την ανάπτυξη νέων μεθόδων που βασίζονται στη θεωρία της ηλεκτρονιακής δόμησης, έναν υποκλάδο της κβαντικής χημείας. Τέτοιου είδους επιστημονικά έργα χρειάζονται πρόσβαση σε κώδικες υπολογιστικών πακέτων κβαντικής χημείας και γνώσεις προγραμματισμού. Δυστυχώς, κανένα ελληνικό πανεπιστήμιο δεν δραστηριοποιούνταν τότε σε τέτοιου είδους έργα, οπότε αποφάσισα να συνεχίσω τις ακαδημαϊκές σπουδές μου στη Γερμανία, και συγκεκριμένα στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καρλσρούης».
Πιστεύετε ότι η Ελλάδα µπορεί να επενδύσει στην έρευνα ώστε να γίνει ανταγωνιστική σε σχέση µε χώρες καθιερωµένες σε αυτόν τον χώρο;
«Φυσικά! Η χώρα μας διαθέτει πολύ δυνατά πανεπιστήμια και ερευνητικά ινστιτούτα με καταρτισμένους καθηγητές και ερευνητικό προσωπικό. Δυστυχώς, αυτό που λείπει από τα ελληνικά πανεπιστήμια είναι η σταθερή χρηματοδότηση που θα επέτρεπε σε περισσότερους φοιτητές και ερευνητές να εργαστούν απερίσπαστοι πάνω στα επιστημονικά τους ενδιαφέροντα. Επίσης, τα ελληνικά πανεπιστήμια και ερευνητικά ινστιτούτα θα πρέπει να ρίξουν μεγαλύτερο βάρος σε διεπιστημονικές συνεργασίες και λιγότερο σε μεμονωμένες μελέτες στους επιμέρους κλάδους. Χρηματοδότηση από ελληνικούς φορείς μπορεί να συσφίξει τέτοιου είδους συνεργασίες και να αυξήσει την ανταγωνιστικότητα των ελληνικών ερευνητικών ομάδων».
Ποια στοιχεία των ξένων εκπαιδευτικών ιδρυµάτων από τα οποία έχετε περάσει πιστεύετε ότι λείπουν και θα µεταφέρατε στο ελληνικό πανεπιστήµιο;
«Πιστεύω πως στα ελληνικά πανεπιστήμια λείπει η διεπιστημονική έρευνα και η στήριξή της από το ίδιο το πανεπιστήμιο ή άλλους ερευνητικούς φορείς. Για παράδειγμα, το Πανεπιστήμιο του Tennessee, στο οποίο εργάζομαι από το 2016, συγκεντρώνει ανά τακτά χρονικά διαστήματα συναδέλφους από διαφορετικά τμήματα με αλληλεπικαλυπτόμενα ερευνητικά ενδιαφέροντα. Αυτές οι εκδηλώσεις μπορεί να είναι από ωριαίες συναντήσεις μέχρι ημερίδες που έχουν ως τελικό στόχο τη δημιουργία συνεργασιών μεταξύ συναδέλφων με διαφορετικό υπόβαθρο, έτσι ώστε να διεκδικήσουν ερευνητικά κονδύλια από ομοσπονδιακούς φορείς (π.χ. το Εθνικό Ιδρυµα Επιστήμης των ΗΠΑ, το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας των ΗΠΑ, το υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ κ.τ.λ.). Εκτός όμως από χρηματοδότηση, τέτοιου είδους προσπάθειες απαιτούν χρόνο και σκληρή δουλειά! Για παράδειγμα, το πανεπιστήμιό μας ξεκίνησε μια τέτοια προσπάθεια πριν από πέντε χρόνια που μόλις απέδωσε καρπούς. Ξεκίνησε με τη διάθεση ενός μεγάλου χρηματικού ποσού ώστε να προσλάβει καταρτισμένους και καταξιωμένους επιστήμονες που δραστηριοποιούνται στον τομέα της κβαντικής πληροφορικής και των κβαντικών υλικών. Μέσα σε αυτή την πενταετία σχηματίστηκαν συμμαχίες και συνεργασίες οι οποίες αρχικά απέδωσαν δημοσιεύσεις σε καλά ερευνητικά περιοδικά. Στη συνέχεια, βασισμένοι σε αυτές τις πρώτες επιτυχίες, η ομάδα ετοίμασε μια ανταγωνιστική επιστημονική πρόταση που απέφερε ένα ερευνητικό κονδύλι της τάξεως των 20 εκατ. δολαρίων από το Εθνικό Ιδρυμα Επιστήμης των ΗΠΑ για τα επόμενα πέντε χρόνια. Είναι τιμή μου να βρίσκομαι μέσα σε αυτή την ομάδα και να παρέχω την τεχνογνωσία μας πάνω σε τεχνητή νοημοσύνη και χημεία. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις νέες τεχνολογίες για την επιτάχυνση κλασικών προσομοιώσεων στερεών και την ανακάλυψη νέων κβαντικών υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες».
Εσείς προσωπικά τι κρατάτε από το ελληνικό πανεπιστήµιο;
«Κρατάω τον μεγάλο όγκο προσφερόμενης γνώσης στα ελληνικά αμφιθέατρα. Είχα την τιμή να παρακολουθήσω ως προπτυχιακός και μεταπτυχιακός φοιτητής περισσότερα από 44 μαθήματα, εκ των οποίων τα περισσότερα – 36 αν θυμάμαι καλά – είχαν ως θέμα τους διαφορετικούς υποκλάδους της Χημείας (αναλυτική, ανόργανη, βιοχημεία, οργανική, χημεία πολυμερών και φυσικοχημεία). Δυστυχώς, στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι προπτυχιακοί φοιτητές μας παρακολουθούν 12-20 μαθήματα Χημείας μέσα σε τέσσερα χρόνια, ένας αριθμός ο οποίος εξαρτάται από ποια κατεύθυνση ακολουθούν μέσα στο αμερικανικό πανεπιστήμιο».
Αλήθεια, πώς είστε ως καθηγητής;
«Νομίζω πως είμαι ακόμα ο «προσιτός καθηγητής», λόγω ηλικίας και εμφάνισης! Με την ερευνητική μου ομάδα περνώ πάνω από 20 ώρες την εβδομάδα όπου συζητάμε τα ερευνητικά τους πρότζεκτ, αναλύουμε τα αποτελέσματά τους και βρίσκουμε μαζί λύσεις για τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν. Γενικά εργαζόμαστε σαν ομάδα και προοδεύουμε μαζί. Στις διαλέξεις μου βγάζω πολλή ενέργεια και ενθουσιασμό γιατί είμαι ακόμη ερωτευμένος με τη Χημεία».
Θα εξετάζετε ποτέ το ενδεχόµενο επιστροφής στην Ελλάδα;
«Βεβαίως! Θα ήταν μεγάλη μου τιμή να διδάξω σε ελληνικό πανεπιστήμιο».
