Miliony na badania dla Politechniki Wrocławskiej – granty w programie Sonata Bis

Narodowe Centrum Nauki ogłosiło wyniki prestiżowego konkursu Sonata Bis 15, w którym granty uzyskało troje badaczy z Politechniki Wrocławskiej. To drugi najlepszy wynik wśród wszystkich uczelni technicznych w kraju. Łącznie na projekty, w których bierze udział PWr przyznano ponad 10 mln PLN.

PWr w ścisłej czołówce polskich uczelni technicznych

Dr hab. inż. Andrzej Żak, dr hab. inż. Róża Goścień i dr inż. Aleksander Górniak. Fot. Leszek Zych/Polityka

Laureatami zostali:

• dr hab. inż. Andrzej Żak, prof. uczelni (Wydział Chemiczny) – projekt „Badanie przemian fazowych w ciekłych kryształach i ich układach hybrydowych z wykorzystaniem swobodnych elektronów”, kwota dofinansowania: 3,96 mln PLN;
• dr inż. Aleksander Górniak (Wydział Mechaniczny) – projekt „Eksperymentalne badania w symulowanych warunkach zderzeniowych oraz wyznaczanie modeli urazów pasażerów w pozycjach out-of-position (OOP) charakterystycznych dla pojazdów autonomicznych”, kwota dofinansowania: 3,5 mln PLN;
• dr hab. inż. Róża Goścień, prof. uczelni (Wydział Informatyki i Telekomunikacji) – projekt „GreeNet: Przyjazne środowisku, przeżywalne oraz wyjaśnialne – modelowanie i optymalizacja transportowych sieci optycznych przyszłości”, kwota dofinansowania: 1,45 mln PLN.

Ponadto wrocławska uczelnia jest częścią konsorcjum, któremu lideruje dr Iwona Pasternak z Politechniki Warszawskiej. Partnerem w projekcie „Wzrost epitaksjalny materiałów warstwowych na germanie dla efektywnej integracji półprzewodników 2D/3D” jest dr inż. Mikołaj Badura z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów.

Łączna kwota dofinansowania to 4 mln PLN, z czego na PWr trafi 1,3 mln PLN.

Rysowanie w materii

Dr hab. inż. Andrzej Żak, prof. uczelni z Wydziału Chemicznego w ramach swojego grantu zajmie się badaniami nad przemianami fazowymi w ciekłych kryształach. To szczególny rodzaj materii, który łączy właściwości cieczy i ciała stałego, i który znajduje zastosowanie m.in. w ekranach smartfonów oraz telewizorów.

Dr hab. inż. Andrzej Żak, prof. uczelni z Wydziału Chemicznego. Fot. Leszek Zych/Polityka

Impulsem do rozpoczęcia tego projektu, jak często to bywa przy dużych odkryciach naukowych, był zbieg okoliczności.

– Podczas obserwacji ciekłego kryształu w transmisyjnym mikroskopie elektronowym zauważyliśmy, że wiązka elektronów, która miała służyć tylko do obserwacji, zaczęła doprowadzać do materiału energię i w kontrolowany sposób zmieniać jego strukturę, niczym nanometryczny, zlokalizowany grzejnik. Zrozumieliśmy, że mikroskop może stać się nie tylko narzędziem obserwacyjnym, ale i metodą oddziaływania na materiał – powiedział prof. Andrzej Żak.

W nowym projekcie wiązka elektronów ma zostać wykorzystana jako nanometryczny „rysik termiczny”, umożliwiający tworzenie w materiale dowolnych wzorów z dotąd niespotykaną rozdzielczością.

Głównym celem jest wytworzenie rzeczywistych, działających układów optycznych, takich jak miniaturowe i przestrajalne soczewki czy siatki dyfrakcyjne, a kluczem do jego osiągnięcia będzie rozwój nowatorskiej metody 4D-STEM.

– Pozwoli on opisać każdy punkt obrazu jako dwuwymiarową informację dyfrakcyjną, co znacząco zwiększa zakres i precyzję analizy struktury materiału – oznajmił prof. Andrzej Żak.

Projekt ma także istotny wymiar teoretyczny. Wstępne wyniki badań wskazują na zaskakujące różnice między przewidywaniami symulacji a obserwacjami eksperymentalnymi. Sugeruje to, że w skali mikroskopowej zachowanie materiału może odbiegać od dotychczasowych modeli opisujących właściwości materii.

– Otwiera to przed nami zupełnie nowe, intrygujące kierunki badań podstawowych – podsumował laureat z Wydziału Chemicznego.

Bezpieczeństwo w pojazdach autonomicznych

Rozwój samochodów autonomicznych sprawi, że wkrótce pasażerowie nie będą już musieli siedzieć wyłącznie w klasycznej, wyprostowanej pozycji. Odchylone oparcie, obrót fotela bokiem lub tyłem (tzw. pozycje out-of-position, OOP) zwiększą komfort podróży, ale staną się nowym wyzwaniem dla systemów bezpieczeństwa.

Dr inż. Aleksander Górniak

– Obecne testy zderzeniowe projektowano z myślą o tradycyjnym ustawieniu siedzenia, dlatego nie pokazują wprost, jakie jest realne ryzyko urazów w nowych konfiguracjach – powiedział dr Aleksander Górniak.

W swoim projekcie naukowiec z zamierza zmierzyć i opisać, jak zachowuje się ciało pasażera oraz jakie urazy są najbardziej prawdopodobne w pozycjach OOP. Badania obejmą zderzenia czołowe i tylne oraz ich warianty skośne, analizowane przy różnych kątach odchylenia oparcia.

– Sprawdzimy, jak zmiana pozycji wpływa na obciążenia głowy, szyi, klatki piersiowej, miednicy i odcinka lędźwiowego – zaznaczył dr Aleksander Górniak.

Eksperymenty zostaną przeprowadzone jako testy saniowe, czyli kontrolowane symulacje impulsu zderzeniowego. Wykorzystane będą dwa typy manekinów: powszechnie stosowany Hybrid III oraz Primus Biofidelic Dummy, który lepiej odwzorowuje biomechanikę człowieka w nietypowych ustawieniach. Porównanie ich wyników pozwoli ocenić ograniczenia obecnych narzędzi badawczych.

– Aparatura zarejestruje przyspieszenia, siły i momenty działające na ciało, a kamery szybkiego zapisu umożliwią analizę ruchu w trzech wymiarach – tłumaczył dr Aleksander Górniak.

Na tej podstawie obliczone zostaną wskaźniki urazowości, m.in. HIC (głowa), Nij i NIC (szyja) oraz BrIC (ryzyko urazu mózgu). Projekt określi czy „bezpieczne” wartości tych parametrów rzeczywiście odpowiadają rzeczywistym mechanizmom urazów w pozycjach OOP.

Efektem badań będzie zestaw wiarygodnych danych eksperymentalnych oraz modele pozwalające przewidywać ryzyko urazów w zależności od pozycji pasażera i rodzaju zderzenia. Uzyskane wyniki wskażą, które obecne kryteria oceny bezpieczeństwa wymagają doprecyzowania w kontekście pojazdów autonomicznych oraz rozwoju modeli ciała człowieka.

Zielone i odporne sieci przyszłości

Projekt prof. Róży Goścień z Wydziału Informatyki i Telekomunikacji odpowiada na jeden z istotnych problemów współczesnego świata cyfrowego: rosnące zużycie energii przez sektor technologii informacyjno-komunikacyjnych. Obecnie odpowiada on już za około 4% globalnego zużycia energii elektrycznej, a zapotrzebowanie to stale rośnie wraz z rozwojem usług cyfrowych.

Dr hab. inż. Róża Goścień

Dzisiejsze metody zabezpieczania sieci przed awariami opierają się na utrzymywaniu nadmiarowych zasobów. Choć zwiększa to niezawodność systemów, jednocześnie prowadzi do wyższego zużycia energii i większej emisji gazów cieplarnianych.

– Celem mojego projektu jest opracowanie, wdrożenie i przetestowanie zestawu modeli oraz algorytmów, które umożliwią projektowanie transportowych sieci optycznych nowej generacji i jednocześnie energooszczędnych, odpornych na awarie i przejrzystych w działaniu – wyjaśnia prof. Róża Goścień.

Istotnym elementem badań będzie połączenie efektywności energetycznej z budowaniem zaufania do nowoczesnych technologii.

– Operatorzy sieci często podchodzą ostrożnie do zaawansowanych algorytmów sterowania, ponieważ ich działanie bywa trudne do zrozumienia. W projekcie wykorzystam narzędzia tzw. wyjaśnialnej sztucznej inteligencji (XAI), które pozwalają analizować i interpretować decyzje podejmowane przez systemy automatyczne – podkreśliła badaczka.

Zwiększenie przejrzystości i wiarygodności takich rozwiązań może ułatwić ich udoskonalanie oraz wdrażanie w rzeczywistych sieciach na szeroką skalę. Wyniki prac prof. Goścień mają szansę wzbogacić wiedzę z zakresu informatyki i telekomunikacji oraz znaleźć zastosowanie przy projektowaniu przyszłych standardów i protokołów sieciowych.

Dr inż. Aleksander Górniak, dr hab. inż. Róża Goścień i dr hab. inż. Andrzej Żak

Źródło: Politechnika Wrocławska