Trzy unikatowe stanowiska badawcze generujące dane eksperymentalne o wysokiej dokładności do uczenia modeli AI oraz wspomagające weryfikację ich działania powstaną na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów Politechniki Wrocławskiej. Na ich stworzenie nasza uczelnia otrzymała prawie 14 mln zł.
Dofinansowanie pochodzi z Programu FENG (Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki). Otrzymało je konsorcjum, w skład którego wchodzi zespół naukowców z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, na projekt „Polska Sieć Infrastruktury Badawczej dla nauk ścisłych wspomaganych sztuczną inteligencją (PLAI4SCIENCE)”. Łącznie na ten cel przyznano niemal 70 mln. zł, a z tej kwoty 13,8 mln trafi na Politechnikę Wrocławską.
W ramach PLAI4SCIENCE powstanie – wspomagana sztuczną inteligencją – platforma badawcza dla nauk ścisłych. – Zamierzamy ją sami zaprojektować i wybudować, a potem udostępnić zarówno naukowcom, jak i firmom technologicznym – mówi dr hab. inż. Jarosław Sotor, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, który odpowiada za politechniczną część projektu.
W skład konsorcjum wchodzą cztery jednostki naukowe: Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN – lider projektu, Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk (Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe), Instytut Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu oraz Katedra Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów Politechniki Wrocławskiej.
– To różne grupy badawcze, ale o uzupełniających się kompetencjach z zakresu informatyki, chemii, fizyki, elektroniki oraz technologii laserowych i fotonicznych. – wyjaśnia prof. Jarosław Sotor. – Taki zespół pozwoli na efektywną pracę nad tym interdyscyplinarnym przedsięwzięciem, wpisującym się też w globalne trendy praktycznych zastosowań metod sztucznej inteligencji.
Unikalne stanowiska pomiarowe
Poszczególne zespoły należące do konsorcjum zaplanowały w projekcie kilka celów pośrednich. To np. zaprojektowanie i wybudowanie wydajnej, skalowalnej platformy informatycznej dla najnowocześniejszych modeli AI, służącej do badań właściwości molekuł i nanostruktur.
Innym z celów jest opracowanie narzędzi do generowania bardzo precyzyjnych danych referencyjnych z obliczeń kwantowo-chemicznych i dynamiki molekularnej, a także przygotowanie zaawansowanych, ale jednocześnie intuicyjnych narzędzi, które pozwolą na efektywniejsze wykorzystanie ogromnej ilości danych generowanych w badaniach strukturalnych i biomedycznych.
Celem i zadaniem naukowców z Politechniki Wrocławskiej jest budowa światowej klasy stanowisk pomiarowych z zakresu spektroskopii. – Pozwolą one na weryfikację danych uzyskanych przy użyciu metod uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji oraz uzyskanie danych do uczenia nowych modeli AI – zapowiada prof. Sotor.
Dwa z nich, czyli spektrometr dwugrzebieniowy na zakres średniej podczerwieni na bazie laserów Cr:ZnS/Se oraz szerokopasmowy spektrometr na zakres fal THz i dalekiej podczerwieni (λ>25 μm) w konfiguracji dwugrzebieniowej, umożliwią eksperymentalną weryfikację obliczeń z zakresu fizyki i chemii kwantowej.
– Zbudowana na PWr infrastruktura umożliwi też precyzyjny i szybki pomiar charakterystyk absorpcyjnych dla różnego rodzaju znanych i nowych substancji oraz związków, w szczególności w zakresie średniej podczerwieni i THz – mówi badacz z W12, który dodaje, że dzięki połączeniu rekordowej stabilności naszych laserów i ultraszerokiego zakresu spektralnego, będzie to układ unikalny w skali świata. – Pozyskane przez nas dane eksperymentalne będą stanowić podstawę bazy wiedzy dla algorytmów bazujących na sztucznej inteligencji, które zaimplementujemy w budowanej przez pozostałych konsorcjantów platformie obliczeniowej – opowiada prof. Jarosław Sotor.
Trzecie stanowisko, które powstanie na naszej uczelni to „Układ do wieloparametrycznej optymalizacji procesu generacji i propagacji impulsów laserowych opartej na AI”. Będzie on wspierać rozwój systemów laserowych generujących ultrakrótkie impulsy światła.
– Dzięki wykorzystaniu algorytmów sztucznej inteligencji możliwe będzie rozwiązywanie i testowanie zaawansowanych równań propagacji i generacji impulsów światła w systemach optycznych z nieliniowością i dyspersją wysokich rzędów – mówi prof. Sotor. Pozwoli to na prowadzenie zaawansowanych badań w zakresie opracowywania nowych źródeł światła i rozwoju idei „smart photonics”.
Dostępność za pięć lat
Zaprojektowanie i zbudowanie takiej platformy wraz z wspierającymi ją narzędziami oraz stanowisk ma przyspieszyć i ułatwić efektywne projektowanie nowych materiałów o pożądanych właściwościach. – Będzie to mieć kluczowe znaczenie dla rozwoju wielu dziedzin, takich jak inżynieria materiałowa, fotonika, energetyka, medycyna czy technologie kosmiczne – wymienia prof. Sotor.
Dodatkowo projekt ma przyczynić się do rozwoju gospodarki opartej na wiedzy, stymulując transfer technologii oraz współpracę między jednostkami badawczymi i przedsiębiorstwami. – Wierzymy, że wzmocni rolę polskiego przemysłu i nauki na arenie międzynarodowej, promując krajowe osiągnięcia technologiczne i naukowe – podsumowuje badacz z W12.
Gotowa i w pełni wyposażona infrastruktura, która powstanie w projekcie PLAI4SCIENCE, zostanie udostępniona naukowcom i podmiotom gospodarczym w 2030 roku.
Ambitni i rozpoznawalni
Pracownicy i doktoranci Katedry Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki, kierowanej przez prof. Jarosława Sotora, od lat zajmują się kwestiami w dużej mierze pokrywającymi się z tematyką projektu PLAI4SCIENCE. Większość z nich ma bardzo duże doświadczenie w aplikacyjnej i praktycznej optoelektronice laserowej i światłowodowej.
– Aktualnie prowadzimy szereg badań nad metodami generacji i spektralnej konwersji ultrakrótkich impulsów światła, projektowaniem i praktyczną realizacją impulsowych układów światłowodowych i ciała stałego pracujących w zakresie spektralnym od światła widzialnego do średniej podczerwieni, rozwojem technik obrazowania laserowego spektroskopowych systemów pomiarowych na zakresie średniej podczerwieni i THz oraz rozwiązywaniem problemów na polu zaawansowanej elektroniki analogowej i cyfrowej – wymienia prof. Jarosław Sotor.
Nie bez znaczenia dla podjęcia tej współpracy był też fakt, że Katedra kierowana przez prof. Sotora posiada ugruntowaną pozycję na świecie. Działa tutaj np. jedyna w Polsce (w naukach ścisłych i technicznych) Grupa Partnerska Stowarzyszenia Maxa Plancka. Kierowana przez dr. Macieja Kowalczyka prowadzi ścisłą współpracę z noblistą prof. Ferencem Krauszem. W Katedrze realizowany jest również jedyny we Wrocławiu grant przyznany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERC). Otrzymał go dr inż. Łukasz Sterczewski, który w swoich badaniach rozwija technologię fal terahercowych.
– Naszą ambicją jest kompleksowa realizacja prac badawczych i transfer wyników badań podstawowych do sfery aplikacyjnej – wyjaśnia prof. Sotor.
Najlepiej świadczą o tym, opracowane w Katedrze prototypy urządzeń, jak np. uhonorowany w 2023 roku Teslą Prize „Laser femtosekundowy do obrazowania siatkówki oka ludzkiego” zbudowany przez zespół kierowany przez dr. hab. inż. Grzegorza Sobonia, prof. uczelni z W12.
Projekt „Polska Sieć Infrastruktury Badawczej dla nauk ścisłych wspomaganych sztuczną inteligencją (PLAI4SCIENCE)” jest dofinansowany przez Unię Europejską w ramach działania 2.4 w programie Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki nr FENG.02.04-IP.04-0019/24.
Konsorcjum realizujące projekt tworzą: Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk – Lider oraz partnerzy: Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Politechnika Wrocławska i Instytut Chemii Bioorganicznej PAN, Poznańskie Centrum Superkomputerowo – Sieciowe.
Całkowity koszt realizacji projektu wynosi 92 635 716,67 zł, a dofinansowanie z programu FENG to 69 709 425,54 zł.
Źródło: Politechnika Wrocławska
