„Am pus mereu întrebări. La unele am primit răspuns imediat, iar la altele trebuia eu să caut răspunsul” – interviu cu Călin-Andrei Pantiș-Simuț

În cadrul celei de-a șaptea Gale a Premiilor Senatului, desfășurată la finalul anului 2023, Călin-Andrei Pantiș-Simuț a luat premiul pentru cea mai bună lucrare de disertație în domeniul Științelor Exacte și Ingineriei. În lucrare, masterandul a dezvoltat o tematică de actualitate privind eficientizarea schemelor de tip high-throughput computing pentru descrierea sistemelor cuantice multi-particulă. Acestea joacă un rol esențial în dezvoltarea noilor tehnologii pe baza informației cuantice. Rezolvarea unui număr mare de probleme multi-particulă dintr-o clasă largă de sisteme, folosind metoda diagonalizării exacte, necesită un efort computațional considerabil. Acesta se poate însă reduce semnificativ prin utilizarea tehnicilor de învățare automată care, în prezent, au o ascensiune în multe domenii. Un aspect de noutate este utilizarea rețelelor condițional generativ adversative (cGANs) pentru a genera densitatea de sarcină multi-particulă pornind de la potențialul de confinare, pentru un sistem de electroni în interacție.

Pe lângă această mapare directă, a fost realizată și o mapare inversă, ce are ca scop determinarea potențialului de confinare, realizând un pas important în designul nanostructurilor bazate pe puncte cuantice (quantum dots).

În prezent, Călin-Andrei Pantiș-Simuț este doctorand la Facultatea de Fizică a UB și își dorește o carieră didactică, împletită cu cea de cercetare.

Despre provocările din spatele redactării unei lucrări de doctorat cu o temă complexă, de actualitate, despre pasiunea pentru un domeniu care presupune muncă constantă, precum și despre ambițiile și planurile de viitor în cercetare și despre amintirile pe care le-a adunat la toate olimpiadele naționale de matematică la care a participat, ne povestește chiar Călin-Andrei Pantiș-Simuț.

Reporter: Ați câștigat, în cadrul celei de-a șaptea ediții a Premiilor Senatului Universității din București, marele premiu pentru cea mai bună disertație de masterat în domeniul Științelor Exacte și Ingineriei. Ce v-a motivat să vă înscrieți în competiția lansată de Senatul Universității din București?

Țin să dau credit coordonatorului meu, prof. univ. dr. George-Alexandru Nemneș, care mi-a comunicat opțiunea de a participa la acest concurs. Faptul că aceste rezultate au fost publicate într-o revistă cu un AIS ridicat, ceea ce denotă importanța acestor rezultate, reprezintă unul dintre principalele motivele ale înscrierii mele în competiție.

R.: Ce a însemnat pentru dumneavoastră obținerea acestui premiu?

C.A.P.S.: Sunt onorat și bucuros pentru că mi-a fost acordat acest premiu. Acesta îmi aduce un plus de motivație, prin urmare mă face să-mi doresc și mai mult să-mi continui cariera în cercetare și îmi sporește încrederea în abilitățile mele și de asemenea potențialul.

R.: Spuneți-ne mai multe despre lucrarea dumneavoastră de disertație, intitulată „Mapping Confinement Potentials and Charge Densities of Many-Body Quantum Systems Using Conditional Generative Adversarial Networks”, pentru a înțelege mai bine despre ce este vorba.

C.A.P.S.: Sistemele de tip multi-particulă sunt de foarte mare interes în zilele noastre și sunt esențiale în proiectarea nanodispozitivelor. Este necesar să rezolvăm aceste sisteme, iar costul computațional este ridicat sau chiar insuficient pentru sisteme cu mai multe particule. Pentru a rezolva aceste sisteme se folosește diagonalizarea exactă, care este un procedeu scump din punctul de vedere al resurselor de calcul alocate cât și al timpului de calcul. Aici intervin tehnicile de învățare automată, care ne pot oferi rezultate de calitate în cel mai scurt timp. „Metoda pix2pix”, care este o metodă generală de transpunere din imagine în imagine, s-a dovedit a fi un real succes în abordarea acestui tip de problemă.

R: Cercetarea dumneavoastră, realizată în cadrul unui program masteral al Facultății de Fizică al UB, a fost coordonată de prof. univ. dr. George Alexandru Nemneș, cadru didactic al Facultății de Fizică a Universității din București, cu o prodigioasă activitate de cercetare care cuprinde o tematică mai largă ce include, printre altele, aplicații de nanoelectronică, investigarea de noi materiale, descrierea modului de funcționare și optimizarea celulelor solare perovskitice.

Cum ați descrie experiența de a colabora cu profesorul Nemneș? A existat vreodată o situație în care să aveți viziuni diferite asupra vreunui aspect din lucrare? În acest caz, cum ați procedat?

C.A.P.S.: De-a lungul anilor, am întâlnit diverse personalități cu care să lucrez și pot spune că experiența de a colabora cu profesorul Nemneș este unică și mai presus decât cele avute anterior.

Profesorul Nemneș știe cum să-și exprime intențiile, știe cum să transmită mesajul pentru fiecare persoană în parte. Desfășurând activități didactice, a devenit un foarte bun orator și pedagog, astfel încât și-a dezvoltat abilitățile de a comunica cu studenții și de a-i înțelege și asculta. Au fost desigur diverse situații, cum este și normal, în care sa avem viziuni diferite, însă datorită faptului că am comunicat, ne-am ascultat și explicat punctele de vedere într-un mod profesional și logic, am reușit să ajungem mereu la un numitor comun.

R: Ați beneficiat de un stagiu de cercetare în străinătate în timpul studiilor de licență și/sau masterale? Dacă răspunsul este unul afirmativ, ce mesaj ați transmite unui student UB pentru a-l impulsiona să profite de astfel de oportunități?

C.A.P.S.: Nu, nu am beneficiat de stagii de cercetare în străinătate pe perioada masteratului sau a licenței. Însă, în primul an de doctorat am beneficiat de un stagiu în Islanda, la Universitatea din Reykjavík, timp de 2 luni, unde am abordat diferite teme de cercetare. A fost o experiență unică și de neuitat, care m-a ajutat să mă dezvolt atât pe plan profesional, cât și personal. Îi sfătuiesc pe toți studenții care au posibilitatea să profite de astfel de momente să o facă, deoarece vor trăi clipe pe care nu le vor uita întreaga lor viață.

R.: Ce v-a determinat să alegeți această temă de cercetare, una complexă și, potrivit coordonatorilor, cu un grad foarte ridicat de dificultate pentru un masterand?

C.A.P.S.: În prezent, tema aleasă este un subiect de interes în întreaga lume. Rezolvarea problemelor prin metode mai avansate și rapide precum tehnicile de învățare automată a fost mereu un subiect care m-a atras și pe care voiam să-l practic. Inițial nu am realizat complexitatea problemei, dar după mai multe eforturi am reușit să obțin rezultatele dorite. Orice lucru se poate rezolva dacă îi atribuim suficientă atenție și timp.

R: Cât de mult timp a necesitat documentarea, agregarea și interpretarea datelor, studiile de caz, pe scurt, partea practică, și ce dificultăți ați întâmpinat?

C.A.P.S.: Dificultatea cea mai mare a constat în a implementa modelul pix2pix pentru problema abordată. Arhitectura acestui model este una complexă. Aplicarea în premieră „pe problemă” a acestor tipuri de rețele a făcut ca întreaga procedura să necesite mai multă atenție și mai mult timp alocat. Este adevărat însă că, odată cu complexitatea, și calitatea rezultatelor este pe măsura.

R.: Care sunt concluziile cercetării dvs. și în ce fel impactează studiile în domeniu? Ce deschidere există spre acest domeniu în spațiul românesc, dar și în cel internațional, și cum ați putea explica pentru publicul larg posibilele aplicații ale acestei cercetări?

C.A.P.S.: După cum am precizat și anterior, rezolvarea acestor tipuri de probleme deschide noi căi spre industria nanodispozitivelor, dispozitivelor cuantice și în informația cuantică. Studiul reprezintă o analiză fundamentală și teoretică, însă ulterior este necesară o analiză din punct de vedere ingineresc și arhitectural pentru dezvoltarea unor dispozitive care să servească diferite scopuri.

 R.: Alegerea unei profesii pare din ce în ce mai dificilă în zilele noastre. Ce anume v-a determinat să vă dedicați acestui domeniu, mai ales că ați avut un parcurs educațional și profesional „fidel” domeniului pentru care ați optat după liceu, Fizica.

C.A.P.S.: De când eram un copil, am pus mereu întrebări. La unele am primit răspuns imediat, iar la altele trebuia eu să caut răspunsul. Întrebări precum „cine suntem?”,  „ce este Universul?”,  „de ce existăm?” reprezintă unele dintre multele întrebări la care am vrut să aflu răspunsul. Din moment ce fizica este știința care descrie toate fenomenele care ne înconjoară, am considerat că aceasta este calea pe care trebuie să o urmez pentru a-mi răspunde la întrebări.

R.: De ce credeți dumneavoastră că o parte semnificativă a elevilor de gimnaziu au o percepție negativă asupra fizicii, o materie grea, în care este necesară stăpânirea noțiunilor elementară de algebră? Cum ar putea profesorii să îi ajute să se apropie de această știință care poate fi, cum ați afirmat și dumneavoastră, „fascinantă”?

C.A.P.S.: Explicam mai devreme faptul că, de când eram copil, aveam întrebări la care trebuia să aflu răspunsul. Faptul că mă întrebam mereu nu mă făcea mai special decât ceilalți deoarece și ei erau exact ca mine. În principiu, toți copiii sunt curioși și vor să afle răspunsul până la cele mai profunde întrebări, însă cu timpul, ei încetează să mai întrebe. De ce? Probabil sistemul e defect, sau societatea, credințele, limitarea impusă și/sau oamenii din jur, familia, prietenii joacă un rol definitoriu în stoparea procesului prin care copiii își pun întrebări. Cred că oricine caută în continuare să cunoască și să-și răspundă la întrebările pe care și le pune, va alege inevitabil să studieze o știință precum fizica, chiar dacă le este greu. Iar pentru profesori, aș sugera să-i țină pe copii curioși și să-i încurajeze să pună mereu întrebări. 

R.: În opinia dvs., inițiativele precum Premiile Senatului Universității din București încurajează mediul academic spre inovare și spre obținerea de noi performanțe?

C.A.P.S.: În principiu, răspunsul este da. Cred însă că se pot face eforturi mai mari în a-i înștiința pe studenți cu privire la posibilitatea de a se înscrie în concurs și să-i încurajeze să facă demersurile necesare. Cred și susțin acordarea premiilor deoarece acestea aduc motivație și încurajează mediul academic.

R.: Cum credeți că ar mai putea stimula excelența didactică și de cercetare Universitatea din București?

C.A.P.S.: Cred că excelența didactică și de cercetare trebuie stimulată prin premii și recunoașterea meritelor. Cred, de asemenea, că performanțele scăzute ar trebui descurajate și penalizate. Un alt aspect esențial îl reprezintă evaluarea. O evaluare corectă și transparentă reprezintă un aspect care poate fi îmbunătățit în cadrul Universității din București.