Nowe projekty dla doktorantów

Na Politechnice Warszawskiej będą realizowane trzy nowe granty z programu Narodowego Centrum Nauki PRELUDIUM BIS 4. Konkurs ten wspiera projekty badawcze realizowane przez doktorantów w ramach rozpraw doktorskich.

W czwartej edycji PRELUDIUM BIS złożono 248 wniosków, a finansowanie otrzymało 58 z nich. Środki te mogą być wykorzystane na stypendia, projekty i staże zagraniczne doktorantów. Zespół badawczy składa się z promotora (to on wnioskuje o finansowanie i jest kierownikiem projektu) oraz doktoranta.

Przewodnictwo ma być wysokie i wydajne

Dr hab. inż. Agnieszka Łękawa-Raus z Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT będzie kierować opracowaniem skalowalnych metod wytwarzania bezkwasowych ciekłych kryształów, które mogą być dalej wykorzystywane do przędzenia włókien nanorurek węglowych (CNT).

Nanorurki te mają unikalne właściwości: elektryczne, termiczne i mechaniczne. Taka kumulacja jest wysoce pożądana przy formowaniu różnego rodzaju przewodników elektrycznych.

– Istnieje wiele możliwych sposobów łączenia nanorurek w makroskopowe przewodniki, ale te wyjątkowe właściwości są wtedy najczęściej tracone – tłumaczy dr hab. inż. Agnieszka Łękawa-Raus. – Niedawno wysunięto teorię, że odpowiednio ustrukturyzowane włókna CNT mogą przezwyciężyć ten problem i przenieść unikalne właściwości do makroskali.

Taki efekt można uzyskać poprzez przędzenie włókien z zawiesin ciekłokrystalicznych nanorurek węglowych. To pozwala uzyskać najlepsze wyniki. Metoda ma jednak wadę – stosuje się tu superkwasy, które są niebezpieczne i toksyczne. W swoim projekcie nasza badaczka zamierza z nich zrezygnować.

– Chcę połączyć swoje unikalne doświadczenie w pracy z włóknami CNT zebrane za granicą oraz metodologię wytwarzania past przewodzących i tuszy do zastosowań w elektronice drukowanej opracowaną na Politechnice Warszawskiej – mówi dr hab. inż. Agnieszka Łękawa-Raus.

Projekt będzie realizowany we współpracy z dr Karoliną Milowską (Ikerbasque Research Fellow – CIC nanoGUNE, Hiszpania), która będzie współpromotorem doktoranta i poprowadzi teoretyczną część projektu.

Wyniki badań mają pozwolić na uzyskanie wysokoprzewodzących włókien CNT i przyczynić się do poprawy wydajności mniej przewodzących, ale niedrogich i wysoce wszechstronnych drukowanych przewodników CNT.

Trwa konkurs na doktoranta, który będzie realizował badania w ramach projektu. Aplikacje można przesyłać do 15 czerwca 2023 roku. Ogłoszenie jest dostępne na stronie www CEZAMATU-u. 

Sztuczna inteligencja do tworzenia wideo 3D

Jak wykorzystać głębokie sieci neuronowe do trójwymiarowej rekonstrukcji filmów w czasie rzeczywistym? Tematem zajmie się dr hab. inż. Tomasz Trzciński, prof. uczelni oraz osoba realizująca pod jego kierunkiem doktorat.

– Naszym celem w tym projekcie jest zwiększenie efektywności treningu neuronowych pól radiacyjnych (NeRFów), co ma doprowadzić do ich szerszej stosowalności w różnych rzeczywistych aplikacjach – opowiada naukowiec z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych. – Nasze wstępne wyniki pokazują, że to wykonalne.

Neuronowe pola radiacyjne to rodzaj algorytmu głębokiego uczenia, który jest wykorzystywany do generowania realistycznie wyglądających obrazów obiektów trójwymiarowych. NeRFy są w stanie uwzględnić skomplikowane parametry oświetlenia i cieniowania obrazu, dzięki czemu są stosowane w wielu obszarach: od grafiki komputerowej, przez wirtualną rzeczywistość, po obrazowanie medyczne. Mają jednak też ograniczenia. To przede wszystkim złożoność obliczeniowa, co może utrudniać ich wykorzystanie w aplikacjach na dużą skalę czy w czasie rzeczywistym.

Owszem, istnieją sposoby, żeby przyspieszyć to działanie, ale zużywają one bardzo dużo pamięci, a jakość filmu nie jest najwyższa.

– Zauważmy, że filmy zawierają wiele nadmiarowych informacji, jako że wiele kolejnych klatek jest do siebie podobnych – podkreśla dr hab. inż. Tomasz Trzciński, prof. uczelni. – Postawiliśmy więc hipotezę, że możemy wykorzystać nadmiarowość do zakodowania filmów jako pól radiacyjnych w sposób wydajny obliczeniowo. Chcemy w ramach tego projektu stworzyć taką właśnie metodę.

Projekt bazuje na publikacjach zrealizowanych w ramach współpracy z Microsoft Research Cambridge, których głównym autorem jest aktualny doktorant prof. Trzcińskiego – Kacper Kania. Nowy projekt będzie realizowany we współpracy ze znakomitymi ośrodkami badawczymi, takimi jak University of British Columbia czy Simon Frasier University), a doktorantem będzie opiekował się również absolwent WEiTI, aktualnie naukowiec w Microsoft Research Cambridge – dr inż. Marek Kowalski. Rekrutacja trwa – zainteresowanych zachęcamy do wysłania CV i listu motywacyjnego na adres: tomasz.trzcinski@pw.edu.pl (czas do 15 czerwca 2023 roku).

Nowatorskie badania w metrologii optycznej

Czy metodę wnioskowania statystycznego znaną jako wnioskowanie bayesowskie można wykorzystać w metrologii optycznej? Takim projektem pokieruje dr hab. inż. Maciej Trusiak, prof. uczelni z Wydziału Mechatroniki. Temat ma szczególne znaczenie dla przemysłu półprzewodnikowego. Wykorzystywane tam metody metrologiczne są niezastąpione dla zapewnienia udanej produkcji i weryfikacji jakości. Szczególnie użyteczne są techniki optyczne, gdyż zapewniają nieinwazyjne środki do precyzyjnych i szybkich pomiarów z dokładnością do nanoskali. Na szczególną uwagę zasługują tu metody bez skanowania (takie jak interferometria szerokiego pola). Umożliwiają bowiem jednoczesne pomiary prowadzone we wszystkich pikselach kamery w szerokim polu widzenia, bez konieczności łączenia informacji z wielu oddzielnie prowadzonych pomiarów.

– Informacja dotycząca geometrii elementu półprzewodnikowego i rozkładu współczynnika załamania światła jest zakodowana w składniku fazowym obrazu prążkowego (interferogramu, hologramu) – wyjaśnia dr hab. inż. Maciej Trusiak, prof. uczelni. – Centralnym aspektem tej techniki jest demodulacja mapy fazowej.

Najbardziej popularna technika demodulacji jest równocześnie problematyczna, gdyż wymaga precyzyjnej rejestracji wielu interferogramów i częściowo zawodna ze względu na transfer szumów z dziedziny intensywności do dziedziny fazy. Ta niedoskonałość otwiera pole do dalszych poszukiwań.

– W projekcie zbadamy nowatorską koncepcję algorytmicznej demodulacji fazy z wykorzystaniem pojedynczego obrazu prążkowego – mówi dr hab. inż. Maciej Trusiak, prof. uczelni. – Dotychczasowe algorytmy jednoramkowej demodulacji fazy wykorzystywały transformatę Fouriera, Hilberta lub falkową i były ograniczone silnymi błędami numerycznymi. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, zastosowanie wnioskowania bayesowskiego w metrologii optycznej jest pomysłem nowatorskim w skali światowej i pozwoli na minimalizację szumu przy maksymalizacji precyzji demodulacji fazy i pomiaru geometrii struktur półprzewodnikowych takich jak falowody.

W planach grantu są nie tylko badania w Polsce, ale też półroczny wyjazd doktoranta do The Arctic University of Norway do laboratorium profesora Balpreeta Ahluwalii – pioniera w rozwoju technologii optycznej nanoskopii fluorescencyjnej „on-chip” z wykorzystaniem półprzewodnikowych struktur falowodowych. Planowana jest także współpraca z dr. Maćkiem Wielgusem z Max Planck Institute for Radio Astronomy, członkiem Black Hole Initiative – Event Horizon Telescope – ekspertem z zakresu numerycznej analizy danych interferometrycznych.

Rekrutacja na doktoranta trwa. Zgłoszenia przyjmowane są do 14 czerwca 2023 roku. Szczegółowe informacje można znaleźć na stronie www laboratorium.