PDF Basket
Ενώ καινοτομίες όπως η υπολογιστική μοντελοποίηση, η τεχνητή νοημοσύνη (AI), η επιστήμη δεδομένων και η υπολογιστική υψηλών επιδόσεων (HPC) επαναπροσδιορίζουν ολόκληρους κλάδους, οι ευκαιρίες δεν κατανέμονται ομοιόμορφα σε ολόκληρη την Ευρώπη.
«Στην Κύπρο, έχουμε μείνει λίγο πίσω, ιδίως σε σύγκριση με άλλες χώρες της ΕΕ, εν μέρει λόγω δυσκολιών στην προσέλκυση και διατήρηση των κατάλληλων εξειδικευμένων ταλέντων», εξηγεί ο Βαγγέλης Χαρμανδάρης, κάτοχος της έδρας του Ευρωπαϊκού Χώρου Έρευνας (ERA) του έργου SimEA.
Η έδρα ERA είναι μια πρωτοβουλία χρηματοδοτούμενη από την ΕΕ που βοηθά ερευνητές να συνεργαστούν με ιδρύματα χωρών όπου οι επιδόσεις στην έρευνα και την καινοτομία θα μπορούσαν να επωφεληθούν από μια ώθηση —τις λεγόμενες «χώρες της διεύρυνσης».
Αξιοποιώντας αυτή την ευκαιρία για τη διεύρυνση της υπολογιστικής επιστήμης και μηχανικής σε τοπικό επίπεδο, η ομάδα SimEA ξεκίνησε την προώθηση του σχεδιασμού υλικών με βάση τον υπολογιστή στην Κύπρο, διαμορφώνοντας παράλληλα μακροχρόνιες συνεργασίες στον κλάδο.
«Τα υπολογιστικά μας σχέδια μειώνουν σημαντικά το κόστος και τον χρόνο των πειραματικών κύκλων και έχουν καταστήσει την ομάδα ελκυστικό εταίρο για τη βιομηχανία στην Κύπρο, την Ευρώπη και αλλού», λέει ο κ. Χαρμανδάρης.
Η SimEA παρουσίασε 18 έργα (επτά σε συνεργασία με τη βιομηχανία) χάρη σε επιτυχημένες ανταγωνιστικές αιτήσεις για επιχορήγηση, οι οποίες αντιστοιχούσαν με το παραπάνω στην αρχική επένδυση της ΕΕ.
Γρήγορη βελτιστοποίηση υλικών
Το SimEA επικεντρώθηκε στις τεχνολογίες και τα προηγμένα υλικά που είναι πιθανότερο να ανταποκριθούν σε μια σειρά από αναδυόμενες κοινωνικές και βιομηχανικές προκλήσεις, δίνοντας προτεραιότητα σε εκείνες που σχετίζονται με την πράσινη μετάβαση.
Για παράδειγμα, έγιναν προσομοιώσεις φυσικών συστημάτων με τις οποίες ερευνήθηκαν νανοσύνθετα πολυμερή και λεπτές μεμβράνες, υλικά απαραίτητα για εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία και την πράσινη τεχνολογία, όπως η αποθήκευση ενέργειας. Αυτές οι προσομοιώσεις και οι μέθοδοι μηχανικής που βασίζονται στη μοριακή μηχανική μάθηση (ML) προέβλεψαν πώς τα νανοσωματίδια θα μπορούσαν να βελτιώσουν τις μηχανικές ιδιότητες και τη συνολική απόδοση των σύνθετων υλικών. Αυτό τους επέτρεψε να εντοπίσουν τις εφαρμογές, όπως τα καταλυτικά υλικά για τη μείωση του CO2 και την ενέργεια, που ήταν πιθανότερο να ωφεληθούν.
«Αυτή η πολυ-κλιμακωτή προσέγγιση παρέχει πολύτιμες γνώσεις που θα ήταν δύσκολο, ή ακόμη και ακατόρθωτο, να αποκτηθούν πειραματικά. Η χρήση υπολογιστών για την εξερεύνηση της διαδικασίας σχεδιασμού υλικών καθιστά τη διαδικασία περισσότερο στοχευμένη και οικονομικά αποδοτική», σχολιάζει ο κ. Χαρμανδάρης.
Η ομάδα εργάστηκε επίσης σε βιομόρια για βιοτεχνολογικές και φαρμακευτικές εφαρμογές, παράλληλα με τη μοντελοποίηση των αλληλεπιδράσεων ρευστού-δομής που σχετίζονται με εφαρμογές μηχανικής, όπως η συλλογή νερού και οι βιοϊατρικές συσκευές.
Οι συνεργασίες με τον ακαδημαϊκό χώρο και τους εθνικούς βιομηχανικούς εταίρους ήταν καθοριστικές για την προσέγγιση του έργου. «Οι τομείς εστίασής μας αξιοποιούν τα δυνατά σημεία των συνεργατών, καλύπτοντας παράλληλα τις ανάγκες τους για ανάπτυξη, διασφαλίζοντας όχι μόνο την επιστημονική συνάφεια των αποτελεσμάτων μας αλλά και αντίκτυπο στον πραγματικό κόσμο», προσθέτει ο κ. Χαρμανδάρης.
Όμως δεν ήταν όλα εύκολα, όπως εξηγεί ο κ. Χαρμανδάρης: «Η ενθάρρυνση των ΜΜΕ να υιοθετήσουν μεθόδους που δίνουν προτεραιότητα στην προσομοίωση απαιτούσε υπομονή. Η ενσωμάτωση προσομοιώσεων που βασίζονται στη φυσική, αλγορίθμων μηχανικής μάθησης και εργαλείων HPC συνεπάγεται απότομες καμπύλες μάθησης, επομένως η τοπική εκπαίδευση συνέβαλε στην ανάπτυξη των απαιτούμενων εξειδικευμένων δεξιοτήτων.»
Στο σημείο ακριβώς μπορούν να βοηθήσουν οι έδρες ERA παρέχοντας επιδοτήσεις που υποστηρίζουν βασικές, αλλά μη ερευνητικές, δραστηριότητες, όπως η πρόσληψη ομάδων, η εκπαίδευση, η δικτύωση και οι δημοσιεύσεις. Με αυτόν τον τρόπο, όχι μόνο εδραιώνεται η αριστεία στην έρευνα και η ικανότητα εξασφάλισης ανταγωνιστικής χρηματοδότησης για έρευνα, αλλά ενισχύεται και η ελκυστικότητα των ιδρυμάτων, των περιφερειών και των χωρών υποδοχής για τους διεθνώς μετακινούμενους ερευνητές.
Η αύξηση της παραγωγής και μεταφοράς γνώσης τονώνει τόσο τη διαθεσιμότητα θέσεων εργασίας υψηλής εξειδίκευσης στο νησί, όσο και την ανταγωνιστικότητα των βιομηχανιών με έδρα την Κύπρο.
Ευθυγράμμιση με τις ευρωπαϊκές ερευνητικές προτεραιότητες
Προωθώντας τις δυνατότητες του σχεδιασμού προηγμένων υλικών για τομείς που βρίσκονται στο επίκεντρο των προσπαθειών βιωσιμότητας, όπως η ενέργεια και οι μεταφορές, το SimEA ευθυγραμμίζεται καλά τόσο με την Πράσινη Συμφωνία της ΕΕ όσο και με τις φιλοδοξίες του ψηφιακού μετασχηματισμού.
Ωστόσο, για να μπορέσει το ερευνητικό οικοσύστημα στην Κύπρο να αντεπεξέλθει μακροπρόθεσμα, απαιτείται μια υποστηρικτική υποδομή.
Η δημιουργία της πρώτης ομάδας υπολογιστικής μηχανικής της έδρας ERA στην Κύπρο συνέβαλε στην έναρξη της έρευνας για την ενίσχυση του οικοσυστήματος HPC της χώρας και της ανάπτυξης ικανοτήτων στη μηχανική προσομοίωσης και στη μηχανική που βασίζεται σε δεδομένα.
Εν τω μεταξύ, ενθαρρυντική θα πρέπει να αποδειχθεί η ίδρυση του Γραφείου Καινοτομίας στη Διοίκηση στο Ερευνητικό Κέντρο Υπολογιστικής Επιστήμης και Τεχνολογίας (CaSToRC), με αποστολή την ενίσχυση της καινοτομικής ικανότητας (ιδίως μέσω ενός προγράμματος βιομηχανικής έρευνας), παράλληλα με τις βιομηχανικές και κυβερνητικές συνεργασίες.
Επιπλέον, ένα βιομηχανικό πρόγραμμα που εγκαινιάστηκε στο Ινστιτούτο Κύπρου δημιουργεί έναν βιώσιμο αγωγό καινοτομίας, με βάση πρωτοβουλίες όπως το EuroCC 2 και οι Ευρωπαϊκοί Κόμβοι Ψηφιακής Καινοτομίας (DiGiNN).
Και καθώς οι ευρωπαϊκές συνεργασίες διευρύνονται, ένα μέλος του έργου SimEA εξελέγη στο Εκτελεστικό Συμβούλιο του Ευρωπαϊκού Δικτύου Βιομηχανικών Μαθηματικών (EU-MATHS-IN), ενώ παράλληλα δημιουργήθηκαν και εθνικά δίκτυα: CY-MATHS-IN για Βιομηχανικά Μαθηματικά και Cy-AMN, η ομάδα Προηγμένων Υλικών.
Η ομάδα συνεχίζει να επικυρώνει και να κλιμακώνει περαιτέρω τα επιτεύγματά της, επεκτείνοντας τις προσομοιώσεις σε βιομηχανικά πιλοτικά έργα και σε πραγματικές συνθήκες παραγωγής, επωφελούμενη από τη στενότερη συνεργασία με εταίρους σε όλη την ΕΕ.
Ενώ η μάθηση και τα εργαλεία του SimEA είναι ήδη διαθέσιμα δωρεάν, με την τοπική βιομηχανία να ενθαρρύνεται να τα αξιοποιήσει, το έργο αναπτύσσει τώρα νέες υβριδικές τεχνικές για διαφορετικά υλικά.
«Τελικά, η επιτάχυνση του σχεδιασμού προηγμένων υλικών στην πραγματικότητα ωφελεί τους ανθρώπους και τον πλανήτη, καθώς παρέχει νέες πράσινες τεχνολογικές λύσεις και βιώσιμα προϊόντα με μειωμένο περιβαλλοντικό αποτύπωμα», λέει ο κ. Χαρμανδάρης.