科學使命：為無家可歸的海地人設計可持續的未來

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點

假設一下，如果您有機會將您在課堂上學到的知識、在實驗室學到的知識以及在實地學到的知識用於造福成千上萬的人。您可以透過運用您每天在課堂上分享的知識來拯救成千上萬的生命。考慮一下將基本的物理原理應用於拯救一個處於危險之中的社會。

但這裡有個問題：遵循這條道路可能不會在傳統的研究期刊上獲得高引用的文章，不會獲得座無虛席的會議演講，甚至不會獲得名聲和財富。您會遇到偶爾的冷漠之牆，您將不得不漫步在不熟悉的地方尋找資金，並且您必須計劃您的旅程，並期望一切可能出錯的事情都會出錯。但最令人畏懼的是，您需要用頭腦思考，用心行動。

Engineering2Empower，一個由聖母大學工程學教授於今年年初發起，由教職員工和學生組成的專門團隊，旨在解決海地可持續住房的建立問題，他們擁有知識和愛心。

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在廢墟中尋找解決方案

當2010年一場史無前例的地震襲擊海地時，聖母大學土木工程和地質科學系的早期職業教授特蕾西·基耶夫斯基-科雷亞和亞歷山德羅斯·塔夫拉尼迪斯應他們的醫療從業人員同事的邀請，評估導致住房單元廣泛倒塌的結構條件。他們前往萊奧甘，這是一個位於太子港以西18英里的海地城鎮，長期以來一直得到聖母大學社群的支援。

“醫務人員告訴我們，沒有工程師的幫助，他們無法維持工作。我們下去弄清楚哪裡出了問題，這並沒有花太長時間，”基耶夫斯基-科雷亞在地震後第一次前往海地時說。“文化和經濟因素需要關注。我們不能僅僅提供建築規範。”

基耶夫斯基-科雷亞和塔夫拉尼迪斯有點尷尬於這種情況的諷刺意味，他們解釋了他們如何在地震發生三個月後開始處理他們在海地看到的情況。

“回家途中，我們在飛機上坐了非常舒適的座位。我們坐了我們有史以來航班上最好的座位，我想睡覺。我想睡覺，”基耶夫斯基-科雷亞搖著頭重複道，“但我們花時間集思廣益。”

“我們知道哪裡出了問題，”塔夫拉尼迪斯補充道，他回憶起他們在飛機上的頭腦風暴會議。“我們開始思考有哪些解決方案可用，但我們很快就否定了它們。這些解決方案在許多其他國家/地區都適用，但海地的市場限制和文化限制造成了一個非常棘手的問題。”

海地遭受了數百年的暴力和忽視的摧殘，被認為是美洲最貧窮的國家之一。雖然許多美國大學和援助組織在地震後抵達評估損失，但他們最終不得不離開。

“學術界沒有人願意解決這個問題。很多人發現很難參與到一個沒有可以調整的初始基礎設施的地方。除了技術難題之外，這項工作不會為您帶來數百萬美元，也不會為您帶來會被廣泛引用的論文。在學術界，沒有動力去做這項工作，”基耶夫斯基-科雷亞從她作為教授和土木工程師的角度說道。

瞭解哪裡出了問題

“這是基本的物理學，F = ma，”基耶夫斯基-科雷亞解釋道。“通常在地震多發區，鋼筋增強了牆壁的柔韌性，使其能夠在地震非常強烈的地面運動中安然度過而不會崩塌。當地震來臨時，會發生地面加速度。由此產生的力與結構的質量成正比。這些力根據牆壁的剛度分佈。在海地，牆壁非常脆。因此，它們會爆裂、倒塌。然後，力被重新分配到柱子上。這些是非常薄的混凝土柱子，鋼筋很少。它們也會被力吹倒，導致天花板倒塌。”

在美國，房屋的建造重點是框架，例如，用石膏板覆蓋的木框架。這就是基耶夫斯基-科雷亞和塔夫拉尼迪斯立即為海地人想要的東西，但海地人沒有木材或石膏板。

當基耶夫斯基-科雷亞和塔夫拉尼迪斯回到大學環境時，他們組建了一個學生團隊，並開始制定一項計劃，為萊奧甘人民設計有彈性的可持續住房。但他們牢記早期任務的缺點。

“如果你想賦能海地人，你必須傾聽他們的願望。安全和隱私對他們來說異常重要。房屋應該看起來像從外面加固過一樣，”塔夫拉尼迪斯強調說。

“回收[被毀房屋]的瓦礫似乎是一個好主意，”基耶夫斯基-科雷亞在談到之前的重建計劃時說。“聯合國認為這是綠色和可持續的，但海地人不會住在這些房子裡，因為它們就像墳墓一樣。”

2011年3月，該團隊重返海地參加社群規劃研討會，旨在更多地瞭解海地人關心什麼。在與社群領導人會面並採訪了臨時營地中無家可歸的海地人之後，該團隊準備返回大學並將他們的計劃付諸紙上。

走出課堂，走向聚光燈

Engineering2Empower的想法是在今年8月的一次會議後出現在塔夫拉尼迪斯的腦海中的。這些工程師在商業計劃和營銷的世界中感到迷茫，他們需要一種方法來宣傳他們想做的工作。

“我不是商人。我不太懂這些東西，”他笑著說，打破了籠罩談話的嚴肅氣氛。

“作為學者，我們透過論文和會議來宣傳我們的工作，所以這對我們來說是全新的，”基耶夫斯基-科雷亞補充道。“我們知道，無論現在的援助有多少，都將在3或4年後轉移到下一次災難中。非政府組織關注的是短期需求。他們的工作不是創新。創新來自大學環境。那是我們擅長的。E2E是推動新解決方案的創新的旗幟，因為有時僅僅調整舊的解決方案並沒有幫助。”

“如果你從教育的角度來考慮，”基耶夫斯基-科雷亞說，“我們教導學生解決具有挑戰性的問題，我想不出有什麼問題比這更具挑戰性。這些人沒有資源，他們是文盲，他們沒有政府可以依靠。他們想要一棟外觀堅固的房子，[但他們沒有資源來建造它]。然後我們要加入颶風和地震，我們需要開發一些不會造成對外國援助的經濟依賴的東西。你把所有這些放在一起，然後你告訴學生，‘現在解決這個問題。’這些就是我們正在解決的問題。”

那麼解決方案是什麼？

“我們決定建造框架。我們利用他們擁有的東西，鋼筋混凝土，並給他們一些創新，”基耶夫斯基-科雷亞解釋道。“牆壁應該像皮膚一樣，應該有一個像骨架一樣的框架。透過減少質量並將我們擁有的有限資源集中在非常精確的位置，我們不再有 F = ma 的問題。我們希望將我們的工程和資源集中在最重要的地方。”

“他們過去就是這樣建造的，”基耶夫斯基-科雷亞說。“當我們四處走動並檢視該區域時，他們正在建造其中一種，他們稱之為薑餅屋。當島上有木材時，他們建造了木屋。有一個例子，一棟混凝土房屋倒塌在一棟百年曆史的木框架房屋旁邊。它仍然屹立不倒。但是現在在這裡用木材建造是不可持續的……我們正在嘗試將這個想法與鋼框架結合使用。”

由於木材供應有限且質量控制很重要，因此框架將由鋼製成，並將在社群倉庫預製購買。由於海地人傾向於非常緩慢地建造房屋，一次一塊磚，因此 E2E 計劃中已納入公共資源，以協助和賦能海地人完成可能需要多年才能獲得房屋的旅程。

為了讓家庭能夠逐步購買建築材料，已提出自助倉儲系統。這些儲物櫃在社群倉庫是安全的，一旦家庭攢夠了錢，就可以購買壓制混凝土板並將其存放起來，直到他們有足夠的板材來完成他們的房屋。房屋建造計劃包括幾個步驟，還允許在鋼框架豎立後進入過渡性住所階段。家庭可以在建造房屋的同時住在裡面。價格呢？比傳統的磚石房屋更便宜或相當。

E2E 團隊下個月將返回海地。他們計劃在來年在聖母大學校園內建造一個原型，並且他們正在與 MBA 學生合作制定可行的商業計劃。

“我們正在努力建立存在感，因為我們需要社群支援來幫助我們完成這項工作，”基耶夫斯基-科雷亞說。“這是真正重要的學術研究，它影響著人們的生活。”

如果您想了解更多關於 Engineering2Empower 及其賦能海地的計劃，請訪問他們的網站 - Engineering2Empower。