Trwają prace nad polską matrycą detektorów dalekiej podczerwieni

Prace nad przyszłą polską matrycą detektorów dalekiej podczerwieni, której elementy będą przyjazne środowisku, a jednocześnie spełnią wymogi najbardziej zaawansowanych zastosowań, w tym militarnych, prowadzi Wojskowa Akademia Techniczna.

„Urządzenia termowizyjne, czy – precyzyjniej – kamery konstruowane w oparciu o matryce detektorów pracujących w długofalowym zakresie widma promieniowania podczerwonego (8-14 mikrometrów) pozwalają prowadzić obserwację otoczenia w ciemności, we mgle, dymie, a nawet deszczu i w odróżnieniu od noktowizorów nie wymagają żadnego oświetlenia. Przydają się także służbom policyjnym i wojskowym do wykrywania osób, m.in. nielegalnie przekraczających granicę” – wyjaśnia kierownik projektu płk prof. dr hab. inż. Małgorzata Kopytko, cytowana na stronie uczelni.

Na potrzeby matrycy dalekiej podczerwieni, na bazie półprzewodników z grupy AIIIBV opracowany zostanie detektor fotonowy. „Badania będą miały nie tylko duże znaczenie poznawcze, ale pozwolą na opracowanie w przyszłości pierwszej polskiej matrycy detektorów pracujących w długofalowym zakresie promieniowania podczerwonego i konstruowanych w oparciu o nie urządzeń termowizyjnych” – mówi prof. Kopytko.

Jak wyjaśnia, promieniowanie podczerwone jest emitowane przez wszystkie ciała. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne niewidzialne dla ludzkiego oka, o długościach fal większych od długości fali światła czerwonego.

Matryca detektorów rejestruje promieniowanie podczerwone wysyłane przez ciała. Jeśli temperatura ciała jest niska, zakres długości fal promieniowania cieplnego wysyłanego przez to ciało znacznie wykracza poza przedział widziany dla ludzkiego oka. Promieniowanie cieplne może osiągać maksimum natężenia dla długości fal odpowiadającym promieniowaniu mikrofalowemu – przykładem jest promieniowanie reliktowe Wszechświata. Ciała o temperaturze zbliżonej do temperatury pokojowej emitują promieniowanie cieplne w zakresie dalekiej podczerwieni. Promieniowanie emitowane przez ciało ludzkie osiąga wartości szczytowe przy długości fali między 9 a 10 mikrometrów.

Badaczka dodaje, że najbardziej zaawansowane urządzenia obecnie bazują na technologii opartej o tellurek kadmowo-rtęciowy. Normy środowiskowe ograniczają jednak wykorzystanie metali ciężkich, takich jak rtęć, kadm i tellur. Alternatywę dla zakresu długofalowego podczerwieni mogą stanowić półprzewodniki z grupy AIIIBV w połączeniu z półprzewodnikami o szerokich przerwach energetycznych.

Dofinansowanie projektu „Międzypasmowy detektor kaskadowy z półprzewodników grupy AIIIBV na potrzeby matrycy dalekiej podczerwieni” w konkursie OPUS 26 wyniesie ponad 1,7 mln złotych.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – naukawpolsce.pl

https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C103629%2Ctrwaja-prace-nad-polska-matryca-detektorow-dalekiej-podczerwieni.html

Krok po kroku – jak ludzie uczą roboty chodzić?

Aby roboty mogły chodzić z taką swobodą jak ludzie, trzeba pokonać wiele wyzwań, m.in. dotyczących programowania, badań materiałowych, zasilania. Problemy te podsumował w “Science Robotics” polski naukowiec dr inż. Krzysztof Walas.

Niektóre roboty – od mobilnego psa-robota SPOT po humanoidalnego Digit i biegającego Cassie – umieją już skakać, tańczyć i chodzić po nierównym terenie. Aby jednak roboty mogły się swobodnie poruszać, droga jest jeszcze daleka, pełna potknięć, wywrotek, upadków.

Wyzwania, z jakimi muszą mierzyć się ich twórcy, wyjaśnił dr inż. Krzysztof Walas, lider zespołu badawczego „Robotyka interakcji fizycznej” IDEAS NCBR z w publikacji w „Science Robotics.

Niedawno dr inż. Krzysztof Walas jako pierwszy Polak w historii został członkiem zarządu międzynarodowej sieci technologicznej Adra (AI, Data and Robotics Association) przy Komisji Europejskiej. Instytucja ta skupia swoje działania wokół sztucznej inteligencji, robotyki i danych.

Publikację polskiego badacza w Science Robotics streścilł IDEAS NCBR w przesłanym komunikacie.

WYZWANIE 1: PROGRAMOWANIE

Tworzenie oprogramowania dla robotów kroczących to trudne zadanie. Twórcy muszą wybierać między różnymi metodami uczenia maszynowego. Każdy taki wybór jest obarczony ryzykiem, ponieważ każda z metod ma nie tylko zalety, ale i wady.

A. Jednym z nich jest uczenie nadzorowane, które polega na tym, że robot „uczy się” na podstawie dużej ilości danych. Proces ten jest jednak stosunkowo powolny, ponieważ wymaga czasu na zebranie odpowiednio dużego zbioru danych, aby przynieść dobre wyniki.

B. Inną możliwością jest uczenie przez wzmocnienie, czyli robot uczy się metodą prób i błędów, podobnie jak dziecko uczące się chodzić. Nagradzany jest za poprawne rozwiązanie. Ta metoda, obecnie najczęściej stosowana, może prowadzić jednak do wielu błędów w fazie eksperymentalnej.

C. Inną aktualnie stosowaną metodą są impulsowe sieci neuronowe, które jeszcze lepiej naśladują sposób, w jaki działa ludzki mózg. Wyróżnia je szybkość i efektywność, ale są trudne do zaprogramowania.

Wybór odpowiedniego sposobu uczenia jest o tyle istotnym zadaniem: jeśli zastosuje się niewłaściwą metodę, robot będzie miał kłopoty z poruszaniem się.

WYZWANIE 2: POSZUKIWANIE ELASTYCZNEGO MATERIAŁU

Tradycyjnie roboty wykonuje się z metalów (np. aluminium), stopów (stal), oraz tworzyw sztucznych (plastik). Surowce te może i są wytrzymałe, ale nie tak elastyczne jak mięśnie i ścięgna. Dlatego inżynierowie zaczęli współpracować z naukowcami zajmującymi się materiałami, aby tworzyć nowe, bardziej elastyczne materiały, które mogą lepiej naśladować naturalne ruchy i funkcje ciała.

Przykładowo, naukowcy z Politechniki Poznańskiej rozwijają algorytmy sterowania robotem z elastycznym „kręgosłupem”. Dzięki zdolności do zmiany wygięcia kręgosłupa, robot może szybciej biegać, efektywniej zużywać energię oraz wspinać się na wyższe przeszkody.

Z kolei profesor Edward Chapman z United States Naval Academy pracuje nad sztucznymi mięśniami, które mogą kurczyć się i rozciągać jak prawdziwe. W przyszłości takie materiały mogą być używane nie tylko w robotach, ale także w protezach, pomagając ludziom odzyskać sprawność.

WYZWANIE 3: ZASILANIE

Ostatnią ważną kwestią jest brak optymalnego rozwiązania w zakresie zasilania.

Dotychczas większość robotów wykonujących spektakularne skoki czy salta (Atlas I) napędzana była systemami hydraulicznymi, które działają na zasadzie pompowania płynów pod ciśnieniem, dając robotom dużo siły przy małej masie siłownika, co jest przydatne przy zadaniach wymagających sprawności, jak szybki bieg czy noszenie ciężarów. Jednak są one skomplikowane i trudne w naprawie.

Główny wysiłek konstruktorów jest teraz skierowany na elektryczne systemy zasilania, cichsze i łatwiejsze w utrzymaniu, ale nie tak mocne i wymagające częstszego ładowania. Takie zasilanie ma np. humanoidalny robot Atlas II. Wciąż jednak brakuje optymalnego rozwiązania, które pozwoliłoby wykorzystać w pełni potencjał robotów, przy jednoczesnej optymalizacji napędu.

WYZWANIE 4: CO NAJPIERW, CO POTEM

Nauczenie robota chodzenia to żmudny, wieloetapowy proces. Na początku trzeba nauczyć robota poruszania stawami. Następnie robot musi opanować koordynowanie ruchów całego ciała, aby utrzymać równowagę podczas chodzenia. Kluczowym elementem jest nauczenie go tzw. percepcji reaktywnej, która pozwala robotowi reagować na zmiany w otoczeniu, np. pojawianie się przeszkód na drodze.

“Ważnym pojęciem jest tu “embodied intelligence”, czyli koncepcja, według której inteligencja wynika z interakcji umysłu z ciałem i środowiskiem, w którym się znajduje. W przypadku robotów oznacza to, że uczą się one i adaptują swoje zachowanie na podstawie danych sensorycznych i fizycznych reakcji na bodźce, co pozwala im lepiej wykonywać zadania w realnym świecie” – dodaje cytowany w komunikacie dr inż. Krzysztof Walas.

Z kolei na etapie koordynacji ruchów całego ciała wykorzystywany jest często centralny generator wzorców ruchu (CPG). To system, który naśladuje sposób, w jaki zwierzęta i ludzie automatycznie, bezrefleksyjnie kontrolują chód, co pozwala na bardziej płynne i naturalne ruchy robota.

“W naszych badaniach w IDEAS NCBR skupiamy się na aspekcie percepcji, w którym, wykorzystując metody uczenia maszynowego, uzyskujemy informacje o właściwościach fizycznych środowiska, w którym porusza się robot. Pozwala to na ulepszanie chodu oraz reagowanie na zmiany, takie jak tarcie podłoża albo jego twardość, tak aby robot mógł bezpiecznie chodzić w trudnych warunkach na przykład podczas misji ratowniczych” – opowiada dr inż. Krzysztof Walas.

WYZWANIE 5: BIOLOGIA CZY INŻYNIERIA?

Zaawansowane algorytmy i systemy sterowania pozwalają robotom na reagowanie na zmieniające się warunki otoczenia oraz na dynamiczne adaptowanie swojej postawy: zachowanie równowagi, odporność na nieoczekiwane zakłócenia, takie jak nagłe pchnięcia czy poślizgnięcia, koordynacja kończyn (często więcej niż dwóch).

„Naukowcy zastanawiają się, jak rozwiązać ten problem. Czy podążać (przyjętą od początku prac nad robotami) ścieżką naśladowania natury, czy zaufać wynalazkom inżynierii” – wskazuje Krzysztof Walas. I dodaje, że dzięki wynalazkom inżynieryjnym wyeliminować mogą pewne niedociągnięcia, które pozostawiła ewolucja.

Przykładem zmiany podejścia do technologii jest robot hybrydowy, który, w zależności od terenu, potrafi przełączać się między chodzeniem a jazdą kołową. Tak jest np. w przypadku robota ANYmal, który początkowo był zaprojektowany na wzór czworonogów, ale twórcy zdecydowali się na dodanie do niego kół. W naturze koła nie występują u żadnego zwierzęcia, jednak w świecie inżynierii taka kombinacja jest możliwa.

“Musimy pamiętać, że przyszłość robotyki kroczącej to nie tylko techniczne innowacje, ale również głębsze zrozumienie biologii i jej adaptacja do potrzeb inżynierii. Tylko dzięki ciągłemu dialogowi między tymi dwoma dziedzinami możemy spodziewać się powstania robotów, które będą w stanie nie tylko naśladować, ale i zwiększać możliwości człowieka” – podsumowuje naukowiec.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – naukawpolsce.pl

https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C103454%2Ckrok-po-kroku-jak-ludzie-ucza-roboty-chodzic.html

Na uczelni medycznej powstała Pracownia Medycyny Pola Walki i Balistyki Sądowej

Ekspertyzy dotyczące ofiar postrzałów i wybuchów, specjalistyczne szkolenia z zakresu medycyny katastrof i pola walki oraz prowadzenie badań naukowych, związanych z tą tematyką – to główne zadania nowej jednostki, utworzonej na Uniwersytecie Medycznym we Wrocławiu.

Uczelnia poinformowała w przesłanym w poniedziałek komunikacie, że utworzona na niej Pracownia Medycyny Pola Walki i Balistyki Sądowej jest pierwszą tego typu w kraju, zorganizowaną na cywilnej (a nie wojskowej) uczelni. Znajduje się w strukturze Katedry Medycyny Sądowej UMW i prowadzi wspólną działalność z Centrum Symulacji Medycznej.

„Nowa pracownia łączy nasze dotychczasowe doświadczenia z zakresu balistyki sądowo-lekarskiej i medycyny pola walki. Rozwój tych kierunków jest dla nas oczywistą koniecznością, która nabrała nowego znaczenia w obliczu wojny tuż za naszą granicą. Chcemy jak najlepiej przygotować kadry medyczne do nadzwyczajnych zdarzeń, od katastrof, poprzez zamachy terrorystyczne, aż po wojnę. Uważamy to za powinność uczelni medycznej, zwłaszcza w obecnej sytuacji na Ukrainie” – powiedział kierujący jednostką dr hab. Tomasz Jurek, szef Katedry i Zakładu Medycyny Sądowej UMW.

Dodał, że jego pracownia współpracuje z Laboratorium Kryminalistycznym – Pracownią Badań Broni i Balistyki Komendy Wojewódzkiej Policji we Wrocławiu, z Akademią Wojsk Lądowych im. gen. Tadeusza Kościuszki we Wrocławiu oraz Wojskowym Instytutem Techniki Inżynieryjnej im. prof. Józefa Kosackiego we Wrocławiu.

„Na bazie nowej pracowni zamierzamy poszerzać nasze działania o analizy dowodowe broni palnej, ale też ocenę skuteczności ochrony balistycznej żołnierza przed skutkami wybuchów i postrzałów co do nowych rozwiązań w tym zakresie” – powiedział.

Drugą płaszczyzną działania nowej jednostki jest medycyna pola walki. W tej dziedzinie, poza aspektem naukowym, Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu nastawia się głównie na specjalistyczne szkolenia, adresowane do kadry medycznej (lekarze, ratownicy medyczni, pielęgniarki), służb ratowniczych i żołnierzy

„Będzie to niejako kontynuacja wieloletniego doświadczenia szefa pracowni. Dr hab. Tomasz Jurek, prof. UMW, od lat organizuje i prowadzi cieszące się wielkim uznaniem kursy i warsztaty z zakresu medycyny pola walki dla żołnierzy jednostek sił specjalnych i służb ratunkowych, współpracując m. in. z Jednostkami Wojskowymi Wojsk Specjalnych – NIL im. gen. bryg. Augusta Emila Fieldorfa Nila i Agat im. gen. dyw. Stefana Roweckiego Grota oraz organizacją pozarządową +W międzyczasie+ – grupą polskich medyków pola walki od 2014 r. ratującą życie rannych na froncie w Ukrainie” – czytamy w komunikacie.

Jak podano, zadania Pracowni Medycyny Pola Walki i Balistyki Sądowej związane są także z dydaktyką. „Obecnie trwają dyskusje nad wprowadzeniem do standardów kształcenia lekarzy i ratowników elementów medycyny pola walki. Wydaje się kwestią czasu, kiedy te zmiany wejdą w życie, a my chcemy być na to gotowi. W dzisiejszych burzliwych czasach musimy wyposażyć w tego typu umiejętności naszych studentów. I już to robimy” – powiedział prof. Jurek.

Podkreślił, że przykładem jest wysoko oceniany, praktyczny fakultet dla studentów Wydziału Lekarskiego „Obrażenia spowodowane działaniem broni palnej. Podstawy TCCC”. Na ratownictwie dr Paweł Gawłowski z Centrum Symulacji Medycznej prowadzi podobny przedmiot.

Planowany jest kolejny – „Procedury zabiegowe w przypadkach urazów w ratownictwie przedszpitalnym – elementy programów PHTLS (Prehospital Trauma Life Support) i TCCC (Tactical Combat Casualty Care)” oraz wprowadzany jest jako oferta dydaktyczno-komercyjna z Centrum Kształcenia Podyplomowego kurs „Procedury zabiegowe w medycznych czynnościach ratunkowych w warunkach przedszpitalnych (PHTLS, TCCC) – anatomia topograficzna i technika zabiegu”.

„W planach mamy nowe formy szkolenia z wykorzystaniem potencjału Centrum Symulacji Medycznej i jej pracowników – niezwykle doświadczonych nie tylko w nowoczesnych metodach dydaktycznych, ale również w sferze ratownictwa taktycznego” – powiedział prof. Jurek.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – naukawpolsce.pl

https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C103344%2Cwroclaw-na-uczelni-medycznej-powstala-pracownia-medycyny-pola-walki-i

NAWA otrzyma 120 mln zł na umiędzynarodowienie szkolnictwa wyższego

Narodowa Agencja Wymiany Akademickiej (NAWA) otrzyma 120 mln zł z programu Fundusze Europejskie dla Rozwoju Społecznego. NAWA podpisała umowę w tej sprawie z Narodowym Centrum Badań i Rozwoju (NCBR).

Celem projektu „Wsparcie tworzenia i realizacji międzynarodowych programów kształcenia” jest podniesienie jakości kształcenia zmierzającego do umiędzynarodowienia polskich uczelni. Chodzi m. in. o zwiększenie atrakcyjności polskich uczelni wśród studentów i kadry akademickiej pochodzących spoza Polski. Projekt będzie realizowany do 2029 r.

„Aby polskie kształcenie akademickie było na najwyższym, światowym poziomie, musimy być otwarci na współpracę międzynarodową. Projekt NAWA zakłada nie tylko podniesienie kompetencji polskiej kadry naukowej, ale również szereg dodatkowych korzyści, jak wzrost atrakcyjności uczelni, zwiększenie odsetka zdolnych obcokrajowców kształcących się i prowadzących zajęcia w Polsce, a co za tym idzie – umiędzynarodowienie na polskich uczelniach. To również szansa na pogłębienie wzajemnego zrozumienia, wielojęzyczności, rozwój osobisty i zawodowy środowiska akademickiego” – powiedział Jerzy Małachowski, dyrektor Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, cytowany w komunikacie wysłanym do mediów.

„Rozwój oferty dydaktycznej w zakresie międzynarodowych form kształcenia stanowi odpowiedź na zmieniające się wyzwania i globalne trendy, jak chociażby: kształcenie zdalne, kształcenie mieszane (zintegrowane czy hybrydowe), otwarte kursy internetowe, mobilność wirtualna, wspólne lub podwójne dyplomy, mikropoświadczenia, wzrost liczby zagranicznych wykładowców na polskich uczelniach czy tworzenie i realizacja różnych form kształcenia w językach obcych” – czytamy w komunikacie.

Po zakończeniu projektu w październiku 2029 r. NAWA planuje kontynuować wsparcie instytucji szkolnictwa wyższego w zakresie umiędzynaradawiania. W tym celu będzie wykorzystywała środki własne – czyli z budżetu państwa.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – naukawpolsce.pl

https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C103151%2Cnawa-otrzyma-120-mln-zl-na-umiedzynarodowienie-szkolnictwa-wyzszego.html