Hlavní řešitel: Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Umělá inteligence je přirozeně závislá na značném množství dat. Data jsou potřebná pro správné trénování neuronových sítí, testování jejich výkonu, nově vyvinuté digitální modely pak potřebují více dat a poskytují rozhodnutí a předpovědi, přičemž se dále samy automaticky upravují a zlepšují. Shromažďování obrovského množství vysoce kvalitních informací o zájmových procesech je tedy kritickým faktorem pro úspěšný vývoj a integraci AI na globální trh. To přináší další globální výzvu – rozvoj celého vědeckého a průmyslového sektoru, schopného poskytovat vysoce kvalitní a spolehlivá snímací zařízení, stejně jako hardwarová a softwarová řešení pro sběr dat. Senzory a detektory, poskytující spolehlivá a kvalitní data, stojí na počátku datového řetězce, v němž se uplatňují prvky umělé inteligence. Lze očekávat, že do budoucna význam senzorů a detektorů bude narůstat, a s tím nároky na jejich funkci. Ambicí navrženého tématu je významně přispět k řešení problémů, které tyto výzvy přinášejí.
Náplň tématu v plánovaném pětiletém období se zaměří na výzkum a vývoj v široké rozměrové škále od velmi malých bio- a nano- senzorů až po velké senzory monitorující vesmírné aktivity. Soustředíme se zaměříme na detekci a monitorování změn životního prostředí, procesů probíhajících v zemské kůře a změn klimatu. Budeme se zabývat sensorikou pro kontrolu a optimalizaci dopravy, screening škodlivých a nebezpečných látek a neviditelného záření, kontrolu bezpečnosti potravin a zobrazování v lékařství. Předmětem našeho zájmu bude i výzkum v oblasti kvantového zobrazování pro zvýšení rozlišení pozorovaných objektů a vývoj nových materiálů pro sensory a detektory založených na různých fyzikálních a chemických principech.
Dílčí aktivity tématu:
1. Kombinované environmentální senzory
- monitorování znečišťujících látek v běžné atmosféře např. NOx, COx, NH3, CH4, SOx a ozónu;
- pro prevenci bezpečnostních rizik
- a detekci bojových látek a jejich simulantů.
2. Multifunkční senzory – scintilátory
Multifunkční senzory – scintilátory pro detekci ionizujícího záření a svazků částic s využitím v široké škále high-tech průmyslových, lékařských a bezpečnostních aplikací realizované monofázovými či kompozitními materiály s uzpůsobenou pásovou strukturou a komplexní morfologií.
3. Aktivní Biosenzorové systémy
Miniaturní biosenzory na optické a elektronické bázi, pro kontinuální monitorování vybraných chemických a biologických látek v životním prostředí a průmyslových procesech, a jejich integraci do systémů. Použití materiálů a postupů při přípravě senzorových čipů, výzkum senzorových architektur vhodných pro paralelní monitorování více látek přítomných v komplexních roztocích, vývoj modulů pro přenos a vzdálené vyhodnocování dat.
4. 3D Monitoring pohybů na tektonických zlomech
Systémy pro sledování a vyhodnocování připovrchových procesů probíhajících v zemské kůře jako jsou svahové procesy, tektonické pohyby, ale i děje vyvolané lidskou činností. Většina měřidel bude situována v podzemních prostorách a doplněna např. senzory magnetickými, akcelerometrickými, hladinoměrnými, teplotními čidly a indikátory radonu Rn222, jehož změněná koncentrace často indikuje změnu napětí horninového masivu.
5. Ultrazvukové nedestruktivní měřici systémy
Sensory a sondy pro nedestruktivní diagnostiku na větší vzdálenosti. Nelineární metody ultrazvukové defektoskopie umožňující kontinuální inspekční testování konstrukcí např. mostních, dále namáhaných částí potrubních systémů (např. elektráren), leteckých konstrukcí i jiných technologických celků.
6. Detektory kosmického záření
Astročásticová fyzika vysokých energií stimuluje vývoj nových technologií optických detektorů. Jejich komponenty zahrnují např. ultra-lehké odrazné plochy velkých rozměrů s vysokou kvalitou povrchu a mechanickou odolností. Tenkovrstvé systémy získávané nově vyvíjenými technikami depozice z plazmatu nabízejí slibné technologie pro čistou konverzi sluneční energie nebo pro senzorické aplikace. Vedle přínosu k poznání lze tak očekávat i silné společensky relevantní dopady.
7. Pokročilá senzorika v praxi
Digitalizace je zastřešující téma, které ukáže možnost využití a propojení jednotlivých senzorických systémů. Zde bude klíčovým prvkem návrh efektivního využití senzorických systémů pro sledování složitých procesních celků, jejich samotné fyzické nasazení spojené s efektivním sběrem dat a vazba na vyhodnocení velkého množství dat pomocí korelace jednotlivých veličin s vazbou na výsledné ovlivnění procesů a predikci jejich chování v čase.
Pro řešení těchto úloh je ideální využít technologie pracující s Big Data a AI, které jsou schopny s daty pracovat následně mnohem rychleji než současné systémy pracující s pevnými okrajovými podmínkami a vazbami.