Najważniejsze wiadomości - Co łączy badania nad energooszczędnością i fizykę kwantową? Słowacja
Według Europejskiego Rankingu Innowacyjności ('European Innovation Scoreboard') Słowację można określić jako kraj "umiarkowanie innowacyjny", podobnie jak Hiszpanię, Włochy i Grecję, co stanowi duże osiągnięcie dla kraju o populacji nieprzekraczającej 5,5 miliona ludzi, który aż do roku 1918 nie posiadał nowoczesnych uniwersytetów, instytutów technicznych, ani nawet szkół średnich, w których uczono w języku słowackim. Obecnie Słowacja nadal realizuje zaplanowane działania w zakresie rozbudowy sektora badawczo-rozwojowego, między innymi dzięki polityce innowacji 2011-2013, opracowanej przez rząd tego kraju, której celem jest rozwój współpracy publiczno-prywatnej w dziedzinie innowacji, a także wspieranie kształcenia w zakresie nauk ścisłych. Słowacka Akademia Nauk jest wiodącą instytucją naukową w tym kraju, wspierając szereg projektów, które pomagają słowackim naukowcom stawiać pierwsze kroki badawcze, nie tylko na Słowacji, ale także w Europie i na całym świecie. Przykładem tego rodzaju inicjatywy może być projekt Quie2t (1), którego uczestnicy skupili się na nabierających coraz większego znaczenia dziedzinach informacji kwantowej oraz kwantowego przetwarzania danych. W ramach projektu Quie2t, koordynowanego przez Instytut Fizyki Słowackiej Akademii Nauk, tworzona jest trwała, ogólnoeuropejska architektura badawcza w dziedzinie podstaw informacji kwantowej oraz technologii kwantowych, bazująca na utworzeniu czterech wirtualnych instytutów, pozwalających prowadzić badania w zakresie łączności kwantowej, kwantowego przetwarzania danych, informatyki kwantowej oraz technologii kwantowych. Celem powyższej inicjatywy, w której uczestniczą także partnerzy z Niemiec, Francji, Włoch, Szwajcarii i Wielkiej Brytanii, jest dokonanie znaczącego postępu w informatyce kwantowej - dziedzinie, która jak się oczekuje pozwoli stworzyć komputery i systemy łączności charakteryzujące się nieporównywalnie większą wydajnością, niż dostępne obecnie rozwiązania. Przykładowo, komputer kwantowy mógłby teoretycznie w ciągu kilku sekund rozwiązywać zadania, które istniejącym komputerom zajęłyby miliardy lat. Znany słowacki fizyk Vladimir Buzek, który jest koordynatorem projektu Quie2t, jest także zaangażowany w inny, finansowany przez UE projekt z dziedziny informatyki kwantowej, o nazwie Q-Essence (2). Kluczowym elementem powyższych badań jest intrygujące zjawisko, określone przez Alberta Einsteina jako "upiorne", zwane splątaniem kwantowym ('quantum entanglement'). Mówiąc w skrócie, splątanie kwantowe pojawia się, gdy występują fizyczne oddziaływania pomiędzy cząstkami takimi jak fotony i elektrony oraz molekułami, po czym następuję niepełne rozdzielenie tych obiektów, to znaczy nadal na siebie oddziałują, nawet jeśli dzielą je tysiące kilometrów. Zjawisko to jest sprzeczne ze zdroworozsądkowym podejściem do fizyki - przykładowo cząsteczka znajdująca się w Bratysławie, z punktu widzenia obserwatora zewnętrznego, posiadać będzie identyczne właściwości, co splątany z nią odpowiednik zlokalizowany w Brukseli. Para systemów kwantowych, znajdujących się w stanie splątania, może być wykorzystywana jako kwantowy kanał informacyjny, pozwalający realizować zadania obliczeniowe, łącznościowe i kryptograficzne, które są niewykonalne w przypadku korzystania z klasycznych rozwiązań. Mówiąc w skrócie, naukowcy uczestniczący w projekcie Q-Essence opracowują protokoły, architektury, interfejsy oraz komponenty, które być może pozwolą zbudować urządzenia informacyjno-komunikacyjne, takie jak zegary atomowe, czujniki kwantowe oraz kwantowe generatory liczb losowych, bazujące na zjawisku splątania kwantowego lub wzbogacone dzięki niemu. Naukowcy pracują ponadto nad nowatorskimi architekturami warstwy fizycznej, w celu stworzenia kwantowych rozwiązań w dziedzinie łączności dalekosiężnej, a także nad rozproszonymi, kwantowymi protokołami informatycznymi, wspierającymi rozwiązania z dziedziny poufności, bezpieczeństwa i zaufania. Podczas gdy technologie kwantowe będą mieć wpływ na otaczającą nas rzeczywistość w perspektywie długoterminowej, niektórzy słowaccy naukowcy pracują nad technologiami, które znacznie szybciej znajdą praktyczne zastosowania - zarówno społeczne, jak i gospodarcze i środowiskowe. Słowaccy naukowcy pragną bowiem zwiększyć wydajność energetyczną samochodów i domów. W czasie, gdy Europa realizuje działania na rzecz ograniczenia swej zależności od importowanych paliw kopalnych, zwiększenia wydajności energetycznej oraz ulepszenia ochrony środowiska, samochody elektryczne nabierają coraz większego znaczenia. Jednak chociaż już obecnie po europejskich drogach porusza się wiele samochodów elektrycznych, niezbędna infrastruktura, obejmująca stacje ładowania oraz inteligentne systemy pomiarowe, nadal nie jest wystarczająco rozwinięta. Co istotne, pojazdy elektryczne, w połączeniu z odpowiednią infrastrukturą oraz inteligentnymi sieciami przesyłu energii, mogłyby stać się źródłami energii elektrycznej, zmniejszając fluktuacje podaży elektryczności, pojawiające się w sieciach przesyłowych. Firma Broadbit Slovakia zaangażowania jest aktualnie w dwa finansowane przez UE projekty, których celem jest sprostanie powyższym wyzwaniom. W ramach inicjatywy Powerup (3) firma Broadbit koordynuje prace naukowców pochodzących z siedmiu krajów, którzy opracowują i testują interfejsy pomiędzy pojazdami a siecią elektryczną, pozwalające zbilansować popyt i podaż energii, by w przyszłości miliony pojazdów elektrycznych nie tylko czerpały prąd z sieci, ale także oddawały go gdy będzie to konieczne. Natomiast w ramach projektu e-Dash (4) firma Broadbit Slovakia należy do międzynarodowego konsorcjum zajmującego się innym aspektem powyższego zagadnienia: uczestnicy projektu pragną sprawić, by pojazdy elektryczne można było wielokrotnie ładować w możliwie najbardziej wydajny i niedrogi sposób. "Celem inicjatywy e-Dash jest harmonizacja zapotrzebowania na elektryczność w inteligentnych sieciach przesyłowych, w celu stworzenia trwałych podwalin pod upowszechnienie pojazdów elektrycznych. Powyższy cel zostanie osiągnięty dzięki inteligentnemu systemowi ładowania, wspieranemu przez wymianę w czasie zbliżonym do rzeczywistego danych dotyczących ładowania pomiędzy pojazdami elektrycznymi a siecią dystrybucji energii", twierdzą uczestnicy projektu. "Wdrożenie podejścia e-Dash pozwala szybko ładować prądem o dużym natężeniu szeroką gamę pojazdów elektrycznych, niezależnie od ich marki, a także umożliwia odpowiednie zoptymalizowanie cen ładowania/odwrotnego ładowania dla danego klienta". Oszczędzanie pieniędzy, zwiększanie wydajności energetycznej oraz oddawanie elektryczności do sieci przesyłowej jest również celem innego projektu, w którym uczestniczy słowacka firma z branży TIK o nazwie Ardaco. Kluczowym zagadnieniem, badanym przez uczestników inicjatywy Smartcode (5), nie są samochody, ale budynki i dzielnice. Naukowcy uczestniczący w tym projekcie pragną opracować niedrogie i łatwe do wdrażania technologie inteligentnego zarządzania energią. Celem powyższych prac jest wydajne zarządzanie zapotrzebowaniem na energię ze strony urządzeń elektrycznych znajdujących się w budynkach oraz koordynowanie dostaw energii ze źródeł lokalnych, takich jak panele słoneczne zamontowane w obrębie pojedynczych gospodarstw domowych, czy też niewielkie farmy wiatrowe, co pozwoli stworzyć inteligentne, lokalne podsieci energetyczne, przyłączone do większych sieci przesyłowych. "Rezultatem powyższego projektu, którego uczestnicy "myślą globalnie, działają lokalnie" będzie ograniczenie globalnego przesyłu energii, przy jednoczesnym umożliwieniu obywatelom oraz niewielkim lokalom komercyjnym czerpania korzyści z otwartego, europejskiego rynku energii", twierdzi Prof. Dr Christoph Grimm, koordynator naukowy projektu Smartcode. Sposób korzystania z budynków, gdy są używane oraz wiedza o tym, kto korzysta z danej nieruchomości, to bezcenne informacje, pozwalające wydajnie zarządzać zużyciem energii. Celem projektu Adapt4ee (6), w którym uczestniczy słowacka Politechnika w Koszycach, jest stawienie czoła powyższemu wyzwaniu poprzez opracowanie technologii sensorycznych i analitycznych, pozwalających gromadzić dane biznesowe oraz dane dotyczące użytkowania budynków, a następnie korzystać z nich podczas planowania, projektowania oraz oceny wydajności energetycznej nieruchomości komercyjnych. Naukowcy pragną stworzyć ulepszony, semantyczny model danych biznesowych, który pozwoli inteligentnie zarządzać zużyciem energii w budynkach, w zależności od rodzaju prowadzonej w nich działalności gospodarczej, pory dnia oraz stopnia zajętości nieruchomości. Również z myślą o świecie biznesu Politechnika w Koszycach, wraz ze słowacką firmą Intersoft, uczestniczy w inicjatywie Ebbits (7), której celem jest ułatwienie przedsiębiorstwom wdrażania w obrębie stosowanych przez siebie procesów biznesowych urządzeń sieciowych oraz rozwiązań z zakresu inteligentnego otoczenia (tzw. "Internetu przyszłości'). Uczestnicy projektu Ebbits korzystają z architektury zorientowanej na usługi, bazującej na otwartych protokołach oraz oprogramowaniu pośredniczącym ('middleware'), w celu wypełnienia luki dzielącej Internet przedmiotów i aplikacje biznesowe, ludzi, usługi oraz świat fizyczny. Celem powyższych prac jest stworzenie platformy, która będzie przemieniać urządzenia i podsystemy w usługi sieciowe, dostarczając do systemów biznesowych informacje wytwarzane przez "znaczniki identyfikacji radiowej" ('radio frequency identification' - RFID) lub czujniki, z myślą o licznych zastosowaniach, obejmujących między innymi monitorowanie transportu żywności oraz zarządzanie cyklem życia produktów. --- Projekty opisane w niniejszym artykule uzyskały wsparcie na rzecz badań naukowych w ramach Siódmego Programu Ramowego (7PR). (1) Quie2t: Technologie wykorzystujące zjawisko splątania kwantowego ('Quie2t: Quantum information entanglement-enabled technologies') (2) Q-Essence: Interfejsy kwantowe, czujniki kwantowe oraz łączność kwantowa, bazujące na zjawisku splątania ('Q-Essence: Quantum interfaces, sensors and communication based on entanglement') (3) Powerup: Specyfikacja, implementacja, weryfikacja w terenie oraz standaryzacja interfejsu pojazd-sieć energetyczna ('Powerup: Specification, Implementation, Field Trial, and Standardisation of the Vehicle-2-Grid Interface') (4) e-Dash: Zapotrzebowanie na energię oraz harmonizacja podaży w kontekście pojazdów elektrycznych ('e-Dash: Electricity Demand and Supply Harmonizing for EVs') (5) Smartcode: Inteligentne sterowanie popytem w kontekście zużycia energii oraz jej podaży, w celu stworzenia zrównoważonych, dodatnich energetycznie budynków oraz osiedli ('Smartcode: Smart Control of Demand for Consumption and Supply to enable balanced, energy-positive buildings and neighbourhoods') (6) Adapt4ee: Świadome stopnia zajętości powierzchni biurowych, inteligentne i elastyczne przedsiębiorstwa ('Adapt4ee: Occupant Aware, Intelligent and Adaptive Enterprises') (7) Ebbits: Wspieranie biznesowego Internetu przedmiotów oraz usług biznesowych dzięki platformie współpracy opracowywanej z myślą o rzeczywistych zastosowaniach rozwiązań z zakresu Internetu przyszłości ('Ebbits: Enabling business-based Internet of Things and Services - An Interoperability platform for a real-world populated Internet of Things domain') Użyteczne odnośniki: - Informacje na temat 7PR w bazie danych CORDIS - Informacje na temat projektu Quie2t w bazie danych CORDIS - Informacje na temat projektu Q-Essence w bazie danych CORDIS - Informacje na temat projektu Powerup w bazie danych CORDIS - Informacje na temat projektu e-Dash w bazie danych CORDIS - Informacje na temat projektu Smartcode w bazie danych CORDIS - Informacje na temat projektu Adapt4ee w bazie danych CORDIS - Informacje na temat projektu Ebbits: w bazie danych CORDIS