科学使命：为无家可归的海地人设计可持续的未来

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

假设一下，如果您有机会将您在课堂上学到的知识、在实验室学到的知识以及在实地学到的知识用于造福成千上万的人。您可以通过运用您每天在课堂上分享的知识来拯救成千上万的生命。考虑一下将基本的物理原理应用于拯救一个处于危险之中的社会。

但这里有个问题：遵循这条道路可能不会在传统的研究期刊上获得高引用的文章，不会获得座无虚席的会议演讲，甚至不会获得名声和财富。您会遇到偶尔的冷漠之墙，您将不得不漫步在不熟悉的地方寻找资金，并且您必须计划您的旅程，并期望一切可能出错的事情都会出错。但最令人畏惧的是，您需要用头脑思考，用心行动。

Engineering2Empower，一个由圣母大学工程学教授于今年年初发起，由教职员工和学生组成的专门团队，旨在解决海地可持续住房的创建问题，他们拥有知识和爱心。

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在废墟中寻找解决方案

当2010年一场史无前例的地震袭击海地时，圣母大学土木工程和地质科学系的早期职业教授特蕾西·基耶夫斯基-科雷亚和亚历山德罗斯·塔夫拉尼迪斯应他们的医疗从业人员同事的邀请，评估导致住房单元广泛倒塌的结构条件。他们前往莱奥甘，这是一个位于太子港以西18英里的海地城镇，长期以来一直得到圣母大学社区的支持。

“医务人员告诉我们，没有工程师的帮助，他们无法维持工作。我们下去弄清楚哪里出了问题，这并没有花太长时间，”基耶夫斯基-科雷亚在地震后第一次前往海地时说。“文化和经济因素需要关注。我们不能仅仅提供建筑规范。”

基耶夫斯基-科雷亚和塔夫拉尼迪斯有点尴尬于这种情况的讽刺意味，他们解释了他们如何在地震发生三个月后开始处理他们在海地看到的情况。

“回家途中，我们在飞机上坐了非常舒适的座位。我们坐了我们有史以来航班上最好的座位，我想睡觉。我想睡觉，”基耶夫斯基-科雷亚摇着头重复道，“但我们花时间集思广益。”

“我们知道哪里出了问题，”塔夫拉尼迪斯补充道，他回忆起他们在飞机上的头脑风暴会议。“我们开始思考有哪些解决方案可用，但我们很快就否定了它们。这些解决方案在许多其他国家/地区都适用，但海地的市场限制和文化限制造成了一个非常棘手的问题。”

海地遭受了数百年的暴力和忽视的摧残，被认为是美洲最贫穷的国家之一。虽然许多美国大学和援助组织在地震后抵达评估损失，但他们最终不得不离开。

“学术界没有人愿意解决这个问题。很多人发现很难参与到一个没有可以调整的初始基础设施的地方。除了技术难题之外，这项工作不会为您带来数百万美元，也不会为您带来会被广泛引用的论文。在学术界，没有动力去做这项工作，”基耶夫斯基-科雷亚从她作为教授和土木工程师的角度说道。

了解哪里出了问题

“这是基本的物理学，F = ma，”基耶夫斯基-科雷亚解释道。“通常在地震多发区，钢筋增强了墙壁的柔韧性，使其能够在地震非常强烈的地面运动中安然度过而不会崩塌。当地震来临时，会发生地面加速度。由此产生的力与结构的质量成正比。这些力根据墙壁的刚度分布。在海地，墙壁非常脆。因此，它们会爆裂、倒塌。然后，力被重新分配到柱子上。这些是非常薄的混凝土柱子，钢筋很少。它们也会被力吹倒，导致天花板倒塌。”

在美国，房屋的建造重点是框架，例如，用石膏板覆盖的木框架。这就是基耶夫斯基-科雷亚和塔夫拉尼迪斯立即为海地人想要的东西，但海地人没有木材或石膏板。

当基耶夫斯基-科雷亚和塔夫拉尼迪斯回到大学环境时，他们组建了一个学生团队，并开始制定一项计划，为莱奥甘人民设计有弹性的可持续住房。但他们牢记早期任务的缺点。

“如果你想赋能海地人，你必须倾听他们的愿望。安全和隐私对他们来说异常重要。房屋应该看起来像从外面加固过一样，”塔夫拉尼迪斯强调说。

“回收[被毁房屋]的瓦砾似乎是一个好主意，”基耶夫斯基-科雷亚在谈到之前的重建计划时说。“联合国认为这是绿色和可持续的，但海地人不会住在这些房子里，因为它们就像坟墓一样。”

2011年3月，该团队重返海地参加社区规划研讨会，旨在更多地了解海地人关心什么。在与社区领导人会面并采访了临时营地中无家可归的海地人之后，该团队准备返回大学并将他们的计划付诸纸上。

走出课堂，走向聚光灯

Engineering2Empower的想法是在今年8月的一次会议后出现在塔夫拉尼迪斯的脑海中的。这些工程师在商业计划和营销的世界中感到迷茫，他们需要一种方法来宣传他们想做的工作。

“我不是商人。我不太懂这些东西，”他笑着说，打破了笼罩谈话的严肃气氛。

“作为学者，我们通过论文和会议来宣传我们的工作，所以这对我们来说是全新的，”基耶夫斯基-科雷亚补充道。“我们知道，无论现在的援助有多少，都将在3或4年后转移到下一次灾难中。非政府组织关注的是短期需求。他们的工作不是创新。创新来自大学环境。那是我们擅长的。E2E是推动新解决方案的创新的旗帜，因为有时仅仅调整旧的解决方案并没有帮助。”

“如果你从教育的角度来考虑，”基耶夫斯基-科雷亚说，“我们教导学生解决具有挑战性的问题，我想不出有什么问题比这更具挑战性。这些人没有资源，他们是文盲，他们没有政府可以依靠。他们想要一栋外观坚固的房子，[但他们没有资源来建造它]。然后我们要加入飓风和地震，我们需要开发一些不会造成对外国援助的经济依赖的东西。你把所有这些放在一起，然后你告诉学生，‘现在解决这个问题。’这些就是我们正在解决的问题。”

那么解决方案是什么？

“我们决定建造框架。我们利用他们拥有的东西，钢筋混凝土，并给他们一些创新，”基耶夫斯基-科雷亚解释道。“墙壁应该像皮肤一样，应该有一个像骨架一样的框架。通过减少质量并将我们拥有的有限资源集中在非常精确的位置，我们不再有 F = ma 的问题。我们希望将我们的工程和资源集中在最重要的地方。”

“他们过去就是这样建造的，”基耶夫斯基-科雷亚说。“当我们四处走动并查看该区域时，他们正在建造其中一种，他们称之为姜饼屋。当岛上有木材时，他们建造了木屋。有一个例子，一栋混凝土房屋倒塌在一栋百年历史的木框架房屋旁边。它仍然屹立不倒。但是现在在这里用木材建造是不可持续的……我们正在尝试将这个想法与钢框架结合使用。”

由于木材供应有限且质量控制很重要，因此框架将由钢制成，并将在社区仓库预制购买。由于海地人倾向于非常缓慢地建造房屋，一次一块砖，因此 E2E 计划中已纳入公共资源，以协助和赋能海地人完成可能需要多年才能获得房屋的旅程。

为了让家庭能够逐步购买建筑材料，已提出自助仓储系统。这些储物柜在社区仓库是安全的，一旦家庭攒够了钱，就可以购买压制混凝土板并将其存放起来，直到他们有足够的板材来完成他们的房屋。房屋建造计划包括几个步骤，还允许在钢框架竖立后进入过渡性住所阶段。家庭可以在建造房屋的同时住在里面。价格呢？比传统的砖石房屋更便宜或相当。

E2E 团队下个月将返回海地。他们计划在来年在圣母大学校园内建造一个原型，并且他们正在与 MBA 学生合作制定可行的商业计划。

“我们正在努力建立存在感，因为我们需要社区支持来帮助我们完成这项工作，”基耶夫斯基-科雷亚说。“这是真正重要的学术研究，它影响着人们的生活。”

如果您想了解更多关于 Engineering2Empower 及其赋能海地的计划，请访问他们的网站 - Engineering2Empower。