Dwa projekty naszych naukowców z dofinansowaniem Narodowego Centrum Nauki

Projekty prof. Tomasza Trzcińskiego z Wydziału Elektronik i Technik Informacyjnych oraz prof. Jakuba Gaca z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej otrzymały dofinasowanie z Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu PRELUDIUM BIS 3. 

Celem konkursu jest wsparcie kształcenia doktorantek i doktorantów oraz finansowanie projektów badawczych realizowanych przez nich w ramach przygotowywanych rozpraw doktorskich. Zespół badawczy składa się wyłącznie z dwóch osób – promotora, który jest kierownikiem projektu i właśnie doktoranta.

By sztuczna inteligencja nie zapominała

Jednym z laureatów jest dr hab. inż. Tomasz Trzciński, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych. Dofinansowanie otrzymał jego projekt pt. „Ciągłe uczenie samonadzorowanych reprezentacji”.

– Już we wczesnym dzieciństwie uczymy się nie tylko wykorzystując wskazówki naszych opiekunów, ale także często samodzielnie eksplorujemy otaczający nas świat – mówi prof. Tomasz Trzciński. – W uczeniu maszynowym metody, które koncepcyjnie próbują naśladować takie zachowanie, nazywamy samonadzorowanymi metodami uczenia – wyjaśnia.

Niestety, w przeciwieństwie do dzieci wszystkie sztuczne sieci neuronowe cierpią z powodu tzw. „katastroficznego zapominania” – sytuacji, w której jakość modelu na uprzednio analizowanych danych spada drastycznie za każdym razem, gdy jest on trenowany z wykorzystaniem nowych informacji. To tak jakbyśmy tracili wszelką pamięć na temat poprzednich doświadczeń za każdym razem, gdy przyuczamy się do wykonywania nowego zadania.

– W projekcie planujemy dokładnie zbadać i zrozumieć istotę zapominania w sztucznych systemach samonadzorowanych po to, by docelowo zaproponować nowatorskie rozwiązania, które bez nadzoru będą w sposób ciągły gromadzić wiedzę na temat otaczającego nas świata – zapowiada prof. Tomasz Trzciński.

Udoskonalić „zamrożony dym”

Drugi projekt z PW, który otrzymał dofinasowanie to „Wysokoelastyczne, podwójnie usieciowane aerożele krzemoorganiczne suszone z użyciem taniej i skalowalnej metody pod ciśnieniem atmosferycznym”. Jego kierownikiem jest dr hab. inż. Jakub Gac, prof. uczelni z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej.

Aerożele to jedne z najciekawszych współczesnych materiałów. Są to materiały bardzo lekkie – ze względu na swą niską gęstość nazywane „stałą mgiełką”, „zamrożonym dymem” lub „materiałem-duchem”. Wyróżniają się również dużą powierzchnią właściwą i pojemnością sorpcyjną. Nie są jednak materiałami doskonałymi.

–  Praktyczne zastosowanie aerożeli ograniczają dwie główne wady. Po pierwsze, zwykle są one kruche, ponieważ składają się głównie z powietrza, a ich szkielety – z losowo połączonych cząstek – tłumaczy prof. Jakub Gac. – Po drugie, kluczowym etapem przygotowania aerożeli jest proces suszenia, który polega na zastąpieniu ciekłego rozpuszczalnika w porach żeli powietrzem. Proces odbywa się przy użyciu płynów w stanie nadkrytycznym, czyli pod bardzo wysokim ciśnieniem, co czyni tę technologię energochłonną i kosztowną – dodaje.

Celem projektu jest przezwyciężenie obu problemów poprzez opracowanie syntezy podwójnie usieciowanych aerożeli krzemoorganicznych. – „Podwójne usieciowanie” oznacza, że cząsteczki prekursora – specyficzne „cegiełki” budujące strukturę aerożelu – są połączone ze sobą nawzajem na dwa sposoby. Pierwszym jest wiązanie silanowe, typowe dla wszystkich znanych aerożeli krzemionkowych. Drugi rodzaj to łańcuch węglowodorowy powstały w wyniku reakcji polimeryzacji pomiędzy grupami organicznymi prekursorów, zawierającymi wiązanie podwójne – mówi naukowiec.

Obecność drugich wiązań zwiększy mechaniczną odporność aerożeli i ich elastyczność. Istnieją przesłanki, że podwójne usieciowanie umożliwi również prowadzenie procesu suszenia pod ciśnieniem atmosferycznym.

– To z kolei może otworzyć drogę do produkcji aerożeli na większa skalę, a w konsekwencji rozszerzyć zastosowanie tych nietypowych materiałów – podkreśla prof. Jakub Gac.

W trzeciej edycji konkursu PRELUDIUM BIS o finansowanie starało się 228 naukowców. Granty o łącznej wartości ponad 55 mln zł otrzyma 97 wnioskodawców.