Marzyciele tworzą niekonwencjonalne rozwiązania

531

Rozwój gospodarki po kryzysie spowodowanym pandemią wymaga odbudowy i przekształcenia modeli jej funkcjonowania w skali, której nie potrafimy sobie jeszcze do końca wyobrazić. Niezbędne jest do tego dysponowanie wielkimi i różnorodnymi zasobami danych, które są gromadzone i analizowane z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Programy realizowane na Uniwersytecie Kardynała Stefana Wyszyńskiego przez Centrum Cyfrowej Nauki i Technologii, którym kieruje prof. dr hab. Marek Niezgódka, są kluczem do stworzenia rozwiązań pozwalających na budowanie modeli użytecznych w strategicznych dziedzinach gospodarki i opieki zdrowotnej.  

– Uczeni postawili przed sobą bardzo ambitne zadanie. Zespoły badawcze już przystąpiły do ich realizacji?

 Zakres naszych działań jest całkiem szeroki, obejmuje problemy dotyczące inteligentnych systemów sieciowych w różnych gałęziach przemysłu, w szczególności w energetyce, do cyfrowej medycyny. W wymienionych przez mnie obszarach, centralną rolę będzie odgrywała gospodarka danymi, polegająca na możliwości przetwarzania wielkich zasobów danych pomiarowych, obserwacyjnych i prognostycznych, po to, żeby wspomagać racjonalizację procesów podejmowania decyzji. Niezmiernie ważne w większości zastosowań w interesujących nas systemach sieciowych jest stworzenie rozwiązań umożliwiających reagowanie  w trybie zbliżonym do czasu rzeczywistego. Chodzi o możliwość takiego wydobywania informacji i budowania wskazań dla podejmowania decyzji, które zostaną zrealizowane w skali milisekundowej od chwili otrzymania takich sygnałów. To wymaga przygotowania, w skali kraju, zupełnie nowej infrastruktury krytycznej, umożliwiającej realizację wszystkich etapów przetwarzania ogromnych ilości danych, które w takim reżimie czasowym będą się pojawiały. Tylko w ten sposób możliwe stanie się racjonalne zarządzanie  m.in. całym systemem energetycznym, szczególnie w sytuacjach niestabilnych, ze względów klimatycznych, albo pojawiania się gwałtownych zaburzeń, które będą odgrywać coraz większą rolę.

– Te projekty są realizowane wspólnie z PGE i KGHM Polska Miedź, strategicznymi partnerami Centrum Cyfrowej Nauki i Technologii?

W naszym centrum realizujemy projekty naukowe, badawczo-rozwojowe i wdrożeniowe o znaczeniu gospodarczym. Większość z nich jest zamawiana bezpośrednio przez naszych strategicznych partnerów, czyli KGHM Polska Miedź i PGE, ale zainteresowanie zgłaszają również inne firmy. Jeśli chodzi o nowoczesną energetykę, jest to obszar, w którym szczególną rolę będzie odgrywać kompleksowe, wieloskalowe zarządzanie systemowe. Będzie się pojawiała nowa formuła funkcjonowania systemu energetycznego i jego poszczególnych segmentów, uwzględniająca lokalne sposoby generacji energii wykorzystujące m.in. różne rodzaje technologii odnawialnych. W tym zakresie pojawia się wiele wyzwań, zarówno strukturalnych jak i badawczych. W naszym centrum podjęliśmy realizację projektów o bardzo różnej skali, od małych przedsięwzięć aplikacyjnych do dużych programów badawczych, które dotyczą obszarów nauki o kluczowym znaczeniu dla rozwoju całej gospodarki.

– Wszystkie związane są z modelowaniem obliczeniowym?

Większość, ale zajmujemy się  także projektowaniem nowych materiałów pod kątem ich zastosowań ze względu na unikatowe właściwości. Badania te dotyczą w szczególności materiałów na bazie tytanu  i innych surowców, które są dostępne w kraju, w szczególności u naszych partnerów gospodarczych i nie wymagają importu. Efektywne wykorzystanie zasobów krajowych dotyczy różnych obszarów i sektorów gospodarki. Jednym z podstawowych jest energetyka z całym zakresem przemysłu maszynowego i różnego typu produktów, które wymagają dużej odporności w bardzo zróżnicowanych warunkach środowiskowych.

– Do czego mogą być wykorzystywane materiały tworzone na bazie tytanu?

– Takie materiały charakteryzują się szeregiem niezwykle cennych właściwości mechanicznych, termomechanicznych i wyjątkową trwałością, dlatego mają niezwykle perspektywiczne zastosowania. Szczególnie tam, gdzie właściwości mechaniczne i trwałość, są kryterium wyboru konkretnych rozwiązań o istotnym znaczeniu technologicznym. Aby zidentyfikować różne możliwe warianty nowych materiałów, można to robić na kilka sposobów. Pierwszy, tradycyjny, polega na tym, że tworzy się stopy eksperymentalne i patrzy jakie otrzymane materiały mają właściwości. Ta metoda jest jednak nieefektywna. Można założyć, że będzie się miało wielkie szczęście i trafi się na jakiś wyjątkowy materiał stosunkowo szybko, ale to nie jest najbardziej racjonalne podejście. Takie działanie można niezwykle przyspieszyć.

– W jaki sposób?

Stosuje się wówczas metody modelowania komputerowego, które po kolei, bez konieczności wykonywania eksperymentów fizycznych, pozwalają postawić hipotezę o właściwościach różnych rodzajów materiałów. Jeżeli w trakcie modelowania pojawią się „wirtualne” materiały kandydujące do tego, że ich właściwości mogą być przedmiotem szczególnego zainteresowania, to dopiero po takim pierwszym etapie przystępuje się do syntezy odpowiednich materiałów rzeczywistych. Tego typu podejście, o rzędy wielkości przyspiesza proces dochodzenia do rozwiązań użytecznych technologicznie. Otrzymaliśmy właśnie grant z Narodowego Centrum Nauki na realizację takiego projektu badawczego. Tym projektem w Centrum CNT kieruje dr  inż. Piotr Kwaśniak, jeden z liderów grupy, wyróżniający się wśród naszych młodych naukowców.Liczę na to, że jeszcze w czerwcu ten projekt ruszy.

–  Na czym polegają projekty badawcze Centrum CNT w dziedzinie medycyny?

Medycyna jest w tej chwili, z naturalnych powodów, obszarem naszych szczególnych zainteresowań. Stan epidemii spowodował swoiste „zatrzymanie” w skali światowej. Pozornie nienaruszalne priorytety stały się nagle nieistotne. Wiedza o naturze procesów rozprzestrzeniania się epidemii, tym razem COVID-19, okazała się pozorna. Spójna infrastruktura danych, dająca podstawy budowania wiarygodnych modeli prognostycznych, które umożliwiłyby podejmowanie decyzji uwzględniających geograficzne zróżnicowanie rozwoju sytuacji epidemiologicznej, zaczyna dopiero teraz powstawać.  Jest to jeden z ważnych obszarów planów badawczo-rozwojowych Centrum CNT. Wiąże się to z indywidualizacją procedur medycznych,  tworzeniem rozwiązań diagnostycznych, bazujących na indywidualnych cechach osobowych, jak również populacyjnych. Fundamentalną wręcz rolę odgrywają w tym dane kliniczne jak i pochodzące z instytucji finansujących działalność systemu ochrony zdrowia. Ma to szczególne znaczenie w kontekście rozwoju scenariuszy  postępowania w przypadkach pojawiania się różnego typu zagrożeń lokalnych i w skali całego kraju, bądź nawet szerszych, nie tylko epidemicznych. Cyfrowa medycyna, o której mówimy, to z jednej strony zaawansowane metody Data Science, z drugiej indywidualizacja procedur diagnostycznych i terapeutycznych do poziomu specyfiki konkretnego człowieka. W tych działaniach w szerokim zakresie będziemy stosować i doskonalić inteligentne algorytmy wykorzystujące koncepcje sztucznej inteligencji. Tak rozumiana cyfrowa medycyna wyznacza kierunki transformacji całego systemu ochrony zdrowia, a to stanowi dla naszych prac szczególną motywację.   

– Istnieje jakiś wspólny mianownik tych wszystkich działań?

Skala naszych zainteresowań jest rzeczywiście szeroka, ale istnieje wspólny mianownik tych wszystkich działań. Jest nim rozwój metod inteligentnej analityki danych, algorytmów wydobywających informację  i tworzących wiedzę w oparciu o wielkie zbiory danych. Chodzi szczególnie o dostosowywanie ich przetwarzania,  do potrzeb modeli matematycznych, które będą realizowane z wykorzystaniem bardzo zaawansowanych technologii komputerowych. To służy do wspomagania wszystkich faz procesów decyzyjnych, od planowania, budowania strategii, poprzez zarządzanie w skali tygodniowej, czy 24-godzinnej, aż do sterowania różnego typu procesami, w czasie rzeczywistym. Te wszystkie obszary zastosowań mają wiele  wspólnych elementów jeśli chodzi o metodologię, tworzenie narzędzi i budowanie rozwiązań, wspomagających ich racjonalne i zoptymalizowane funkcjonowanie. Motywem przewodnim naszych działań jest dążenie do utworzenia swoistego hubu intelektualnego, gromadzącego naukowców i ekspertów dziedzinowych, otwartych na intensywne interakcje, przekraczające granice poszczególnych dziedzin kompetencji. To może prowadzić do kreowania nowych idei, zmieniających rozumienie świata i zachodzących w nim złożonych procesów.

– Jaka będzie jego rola?

 W ramach współpracy z firmami, instytucjami naukowymi i konkretnymi specjalistami będziemy się starali w sposób niekonwencjonalny dążyć do tworzenia zupełnie nowych koncepcji intelektualnych, jako odpowiedzi na wyzwania, które nadchodzą dla nauki i globalnej gospodarki. Są to wyzwania o skali właściwie niewyobrażalnej. Osoby, które się w to angażują, jeszcze kilkanaście tygodni temu były uważane za niepoprawnych marzycieli, oderwanych od rzeczywistości. Dzisiaj już wiemy, że transformacja cyfrowa z impetem rewolucji zmieniła niemal z dnia na dzień model funkcjonowania świata. To, co spowodowała pandemia COVID-19, przekroczyło granicę wyobraźni chyba wszystkich. Największym błędem byłoby nie wyciągnięcie wniosków z tego, co nam się przytrafiło. Sytuacja, z którą dzisiaj musimy sobie poradzić, jest tylko przykładowym scenariuszem tego, co może się zdarzyć, i to w jeszcze groźniejszej formie, już w bliskiej przyszłości wskutek pojawienia się kolejnych epidemii jak i naruszenia równowagi środowiskowej, na skutek zmian klimatycznych, czy też zachwiania równowagi całego, globalnego modelu gospodarczego. Proszę zauważyć, że właściwie bezkrytycznie w ostatnich latach był rozwijany model, który bazował na tym, że wszystko będzie się odbywało w sposób zbliżony do planowego. Niestety, to się nie sprawdziło. Jeśli zbagatelizujemy te ostrzeżenia,  następnym razem może być jeszcze gorzej. Nie wolno czekać, aż pojawi się znowu sytuacja gwałtownego zagrożenia, dlatego już teraz należy szukać niekonwencjonalnych rozwiązań. Zachęcamy wszystkich do takiej współpracy z naszym Centrum Cyfrowej Nauki i Technologii (Centrum CNT) na UKSW. Możemy wspólnie rozpocząć wielką grę wyobraźni.

Z prof. Markiem Niezgódką rozmawiała Jolanta Czudak

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać komentarz!
Please enter your name here