Articoli di approfondimento - Lituania, all'avanguardia nel campo della tecnologia laser
Il laser a impulsi ultra corti, come i laser a picosecondi e a femtosecondi, è usato per una serie di applicazioni, dal settore manifatturiero alla medicina. La metà di tutti i laser a picosecondi venduti nel mondo sono prodotti da aziende lituane, mentre gli amplificatori di luce parametrici a femtosecondi prodotti in Lituania, usati per generare gli impulsi laser ultra corti, rappresentano l'80 % del mercato mondiale. L'Università di Vilnius e l'Istituto di fisica sono impegnati nella ricerca sul laser sin dal 1970, dieci anni circa dopo la dimostrazione del primo laser funzionante. Oggi il loro lavoro in questo settore continua a espandersi. Enfasi sul laser Nel progetto Fast-Dot (1), per esempio, l'Università di Vilnius collabora con 17 partner di 12 paesi per sviluppare la prossima generazione di laser da usare in applicazioni biomediche. I nuovi laser non solo sono molto più piccoli rispetto alla tecnologia precedente (le dimensioni di una scatola di fiammiferi invece di una scatola di scarpe) ma sono anche più efficienti dal punto di vista energetico, il che permette il loro uso nella microscopia e nella nano-chirurgia, dove è necessaria un'alta precisione nel tagliare, nell'imaging e nelle terapie di cura. Il gruppo di ricerca dell'Università di Vilnius, coordinato da R. Tomasiunas, dice che il proprio contributo consiste nello "studiare sperimentalmente le dinamiche di sostegno risolte nel tempo nei materiali QD usati per il mode-locking per mezzo di diverse tecniche, come pump-probe, mescolamento a quattro onde". "Gli obiettivi del progetto sono usare una tecnologia chiamata materiali quantum dot, probabilmente arseniuro di gallio, e sfruttare le loro caratteristiche relative all'effetto laser per l'uso in applicazioni biomediche, come l'estrazione tramite laser nella microchirurgia," dice Neil Stewart, il project manager di Fast-Dot. La conclusione, spiega Stewart, è che i chirurghi avranno accesso a prestazioni migliori, laser a costo più basso rispetto a quelli disponibili oggi, il che aprirà nuovi settori di applicazione per i laser nella biomedicina. I materiali quantum dot per i laser sono al centro anche del progetto LAMP (2), che coinvolge il produttore di laser lituano Ekspla. Lo scopo dell'iniziativa è sviluppare nuove tecnologie di produzione per i LED, usando laser che siano considerevolmente meno costosi, meno dispendiosi e più efficienti dei processi attuali. I dispositivi LED che ne risulteranno dovrebbero essere in grado anche di emettere la luce in modo più efficiente, migliorando potenzialmente la qualità e l'efficienza dei display LED. Un'altra azienda lituana, la Light Conversion, nel frattempo, offre la propria tecnologia di laser per uno scopo molto diverso. Nel progetto Cross Trap (3), otto partner internazionali sono sostenuti dalla Commissione europea per sviluppare un nuovo sistema basato sul laser per rilevare sostanze inquinanti trasportate dall'aria, come sostanze chimiche, minacce batteriche e gas. In termini molto semplificati, la tecnologia si basa sull'eccitazione delle molecole tramite un laser, la misurazione della luce riflessa e l'identificazione delle molecole sulla base di come vibrano, ma per ottenere ciò è necessario superare diverse importanti difficoltà tecnologiche, se non altro perché la dispersione della luce all'indietro nell'aria in normali condizioni atmosferiche è estremamente debole. Ciononostante, se riesce, il progetto dovrebbe portare a una serie di nuovi sistemi per il monitoraggio ambientale e la sicurezza, essendo in grado di rilevare la presenza di inquinanti e tossine nell'atmosfera locale. Anche se il laser è al primo posto nella ricerca e l'innovazione lituana, non è assolutamente l'unico settore che ha attirato l'attenzione della comunità scientifica del paese. Collaborazione online Nel progetto VirtualLife (4), per esempio, un team di ricerca dell'Università di Vilnius si è unito a partner provenienti da Germania, Estonia, Francia, Italia e Romania per sviluppare la tecnologia di base per creare un nuovo tipo di mondo virtuale, ambienti online che non sono soltanto divertenti e a immersione, ma anche sicuri, democratici e adattabili. "VirtualLife costituisce una nuova forma di organizzazione virtuale, che rappresenta la transizione dalla centralità dell'amministratore dei mondi virtuali esistenti a un'organizzazione civile regolata da una legge comune all'interno di un ambiente 3D a immersione e di alta qualità," dice il team. Gli strumenti che ne risultano per creare facilmente mondi virtuali sono progettati specificamente per scenari di formazione, educativi, culturali e del mondo degli affari e dell'industria. Comprendono un'architettura peer-to-peer (P2P) scalabile e affidabile per un ambiente 3D, un'infrastruttura sicura e affidabile e un sistema di autenticazione certificato. I test di convalida indicano che l'architettura P2P, insieme agli strumenti del progetto per il governo e la stipulazione di contratti nei mondi virtuali, permette agli utenti di costruire ambienti online più ricchi, che si adattano meglio all'uso nell'e-training, l'e-commerce e gli affari. Sempre con in mente gli ambienti collaborativi, l'iniziativa DEMI (5) sta cercando di potenziare i prodotti e i sistemi di design dei processi esistenti con funzioni che aiuteranno gli ingegneri a progettare in collaborazione processi di produzione efficienti dal punto di vista energetico. Inoltre, il team, che comprende ricercatori dell'Istituto lituano per l'energia, sta lavorando a strumenti per il monitoraggio dell'energia e il sostegno alle decisioni per l'industria manifatturiera, sulla base di intelligenza ambientale e architetture orientate ai servizi. Il progetto ha lo scopo di produrre una serie di sistemi di progettazione assistiti dal computer che aiuterebbero gli ingegneri a ottenere un risparmio di energia di almeno il 15 % rispetto ai processi attuali. TIC per la salute Usando una simile tecnologia di base e un'architettura orientata al servizio, ma con un fine molto diverso, il progetto Ponte (6) sta sviluppando un sistema per aiutare la ricerca farmaceutica. L'approccio di Ponte permette di progettare e pianificare esperimenti clinici, sia di nuovi farmaci che di medicine già esistenti da testare per usi diversi, attraverso uno strumento di authoring flessibile. Questo strumento permette di identificare e selezionare potenziali pazienti adatti a partecipare agli esperimenti sulla base dell'efficacia dell'esperimento clinico, la sicurezza del paziente e il costo dello studio clinico. Il sistema riunisce l'interoperabilità semantica dei sistemi informatici dell'assistenza ospedaliera con i sistemi informatici della ricerca e i database di conoscenze su farmaci e malattie. Si sta lavorando anche sulle tecniche avanzate di data-mining e gli algoritmi di apprendimento potenziati. "Avvicinare la scienza di base alla pratica clinica comporta una nuova sfida scientifica che può risultare in applicazioni cliniche di successo con un basso costo finanziario e una maggiore sicurezza per il paziente," osserva il team del progetto. Sempre nel campo della sanità, il Politecnico di Kaunas sta collaborando al progetto TBIcare (7), che si occupa in particolare dello sviluppo di una soluzione oggettiva e basata sulle prove per gestire il "danno cerebrale traumatico" (in inglese "Traumatic brain injury" o TBI) migliorando la diagnostica e le decisioni di cura per il singolo paziente. Risultato di un trauma cranico, il TBI è la causa più comune di disabilità permanente nelle persone al di sotto dei 40 anni e il costo per le cure e l'assistenza di chi ne soffre supera i 100 miliardi di euro l'anno in Europa. Ogni anno, oltre 1,6 milioni di persone subiscono un danno cerebrale traumatico nell'Unione europea, e 100.000 rimangono disabili, un aumento del 21 % negli ultimi cinque anni. "Il progetto sviluppa uno strumento che renderà il lavoro clinico giornaliero dei medici più facile e che rivoluzionerà le cure del danno cerebrale traumatico. Questo strumento software permetterà ai medici di associare le variabili del paziente con le variabili del danno cerebrale attraverso l'uso combinato di vari database. Usando database completi e simulazioni di sistema, il software produrrà quindi un'analisi dettagliata della natura del danno cerebrale del paziente, le cure ottimali e il risultato previsto," spiega il team. Il Politecnico di Kaunas lavora anche a un'altra soluzione di monitoraggio per la salute nell'ambito del progetto Avert-It (8), che riguarda le persone che soffrono di ipotensione. I ricercatori hanno sviluppato un nuovo sistema di monitoraggio fisso che non solo controlla i cambiamenti della pressione arteriosa ma è in grado di prevedere eventi nocivi prima che avvengano, avvertendo lo staff medico in tempo e migliorando di molto l'assistenza al paziente. --- I progetti presentati in questo articolo sono stati sostenuti dal Settimo programma quadro (7° PQ) per la ricerca. (1) Fast-Dot: Compact ultrafast laser sources based on novel quantum dot structures (2) LAMP: Laser induced synthesis of polymeric nanocomposite materials and development of micro-patterned hybrid light emitting diodes (LED) and transistors (LET) (3) Cross Trap: Coherently-enhanced raman one-beam standoff spectroscopic tracing of airborne pollutants (4) VirtualLife: Secure, trusted and legally ruled collaboration environment in virtual life (5) DEMI: Product and Process Design for AmI Supported Energy Efficient Manufacturing Installations (6) Ponte: Efficient Patient Recruitment for Innovative Clinical Trials of Existing Drugs to other Indications (7) TBIcare: Evidence based Diagnostic and Treatment Planning Solution for Traumatic Brain Injuries (8) Avert-It: Advanced arterial hypotension adverse event prediction through a novel Bayesian neural network Link dei progetti su CORDIS: - 7° PQ su CORDIS - Fast-Dot su CORDIS - LAMP su CORDIS - Cross Trap su CORDIS - VirtualLife su CORDIS - DEMI su CORDIS - Ponte su CORDIS - TBIcare su CORDIS - Avert-It su CORDIS Altri link: - Sito web dell'Agenda digitale della Commissione europea